基于PLC的自动拧螺钉机控制系统设计.pdf

＼． 上 _ 韭目动化 DoI I 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 3 2 基于 P L C的自动拧螺钉机控制系统设计 周 平 江西工程学院，江西新余 3 3 8 0 0 0 摘要 介绍了以西门子s 7 2 0 0 P L C 为核心的自动拧螺钉机控制系统。给出了自 动拧螺钉机的气动设计、伺服电机设计、P L C 设 计。该机具有很好的可扩展性，应用效果良好。 关键词 P L C ；螺钉；伺服控制 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2 2 O 1 51 20 1 1 40 3 De s i g n o f Au t o ma t i c S c r e w M a c h i n e Ba s e d o n P LC ZH0U Pi n g J i a n g x i C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g ，X i n y u 3 3 8 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r i n t r o d u c e s t h e Si e me ns 7 - 2 0 0 PL C a s t h e c o r e o f a u t o ma t i c s c r e w ma c h i n e c o n t r o l s y s t e m．Th e n g i v e s o u t t h e d e s i g n o f p n e u ma t i c，P LC a n d s e r v o mo t o r ，t h i s ma c h i n e h a s a g o o d s c a l a b i l i t y，t h e a c t u a l a p p l i c a t io n e ffe c t i s g o o d． Ke y wo r P LC；s c r e w； s e r v o c o n t r o l 0引言 螺钉是工业产品的一个零件，其规格多样 ， 传统拧螺钉主要依靠人工 ，效率低 ，灵活性差 ， 本文基于装配模块化 、自动化的理念 ，介绍基于 P L C的 自动拧螺钉机设计。 1自动拧螺钉机结构 自动拧螺钉机 的主要工作过程概述如下 当 检测到需进行螺钉装配的产 品到位后 ，经止动气 缸将其锁 紧，通过气 阀将螺钉从气管 中导入 ，装 配工作台移动定位，升降气缸带动伺服电机向下 运动到位后，伺服电机驱动螺刀将螺钉拧紧。其 主要结构如图 1 所示 。 2自动拧螺钉机气动控制设计 拧螺钉机工件夹 紧、电机升降 、螺钉导入主 要 由气 压控制 完成 。托盘带 工件下行 至本工 位 时 ，电感式传感器检测托盘 ，发出控制信号 ，由 止动气缸夹持工件 ，指示灯亮。启动吸气 阀，导 人螺钉。待装配台伺服定位后升降气缸带动伺服 收稿 日期 2 0 1 50 62 6 图 1 拧螺钉机主要结构 图 电机下降，电机转动螺刀紧固螺钉。气动原理如 图2 所示。 3拧 螺钉伺服 电机控制设计 ． 2 】 采用 伺服 电动 机驱 动螺 刀将螺 钉拧 紧 ，伺 服 电动机由伺服驱动器 、电动机机体 、编码器 匪羹图 周 平基亏P L C I动拧螺钉机控制系统设计 图 2气动 原理 图 等组成 。 由计算得知拧螺丝的扭矩较小 ，选用松下 电器的 M Q M A 0 4 2 A型伺服电机及与其配套 的伺 服 放大 器 MQ D A 0 4 3 A。该 型 伺 服 电机 额定 转 矩 1 ． 3 N m，最 大转矩 3 ． 8 2 N m，矩频特性 能满足 系统要求 。 伺服 电机 控制 模式 有 三种 位置 控制 、 速 度 控 制 、转 矩控 制 。系统 采 用 位置 控 制 模 式 。其伺 服控 制 器控制 接线 如 图 3 、4所 示 。 图3 松下伺服控制器控制原理图 指令 脉冲 入 A相 脉冲 输入 B 相 辣冲 输入 z 相 脉冲 输入 ＼ ＼ 业目动化 C N I ／ F 托 一 。 S 4 T 伺 3 - 5 服 2 9 驱 4 1 _ U 动 7 v 器 w c N S I G 7 A P E 8 9 B 1 0 l 1 Z - - - J P l 2 Z B1 4 } 5 V 2 O V 图4 伺服电机控制接线图 4自动拧螺钉机控制 P L C l／ O分配 拧 螺钉 机控 制 P L C选用 s 7 2 0 0 C P U 2 2 6 ， 输入端和输出端接线图如图5 、6 所示。 2 S 7 - 2 o o CP U 2 2 6 Q O ． 5 方 向控制 Q O ． 0 脉冲输出 2 4 V 图7 自动拧螺钉机P L C 程序流程图 5自动拧螺钉机 P L C控制流程 1 M I O ．0 I O ． 4 I O ． 2 I O ． I 1 0 ． 4 I O ． 5 I O ． 6 l 1 0 ． 7 1 I 2 ． q I 2 ． I 2 2 I I 2 ． 3 } I 2 ． 豫 2 M Bl 寸 1 。 邛 。 sA2I sB l l V 到位 上 升l 气缸 报 警 报 警 缩 回 l O V 检测 下降 限 位l 拧 螺 装 配 伸出限 位I 限位 按钮 按扭 按钮 切换 切换 按钮 l V 工件 检测 限位 ．．．．．．．．．．．．I ． ． ． ． 限位 ． ．． ． ．． ．．1 ． ． 启动 复位 急停 手动 单站 停止 有无 是否 钉伺 台饲 ． 一 央紧 自动 联两 ．一 升降 服 阻 气缸 图5 P L C 输入端接线图 装配 装配 指示灯 伺服 电机 升降 吸 止动 伺服 台伺 台伺 o v 2 4 V 电机 上电 气缸 气 气缸 电机 服电 服电 o v 2 4 V 接地 外部 脉冲 继电 电磁 阀 电磁 方向 机脉 机方 止』 动l 位 保 护 电 源 阉 I l 输 入 器 阀 控 制 冲 向 2 4 V O V ． j Ⅵ宁 串 鼬 9 眦 l i Rt,2 宁 宁 霄 ； ； I 1 M I l L IQ O ． 0 I Q O ． 1 1 ． 2 IQ O ． 3 lQ O ． 4 lQ O ． 5 6 7 I 2 M I2 L Iq 1． s lQ , ． 6 f Q 1 ． 7 1 l M S 7 2 0 0 CP U 2 2 6 图6 P L C 输出端接线图 拧螺钉单元主要完成对行程 开关拧螺钉的装配，采用P L C 控 制，其控制流程如图7 所示。 6结束语 利用 P L C对拧螺钉机进行 自 动控制 ，系统 的硬件结构简单 ， 可靠性大大提高，且节省了成本， 使螺钉装配的生产效率得到提高。 参考文献 『 1 1松 下电器公 司． 交流伺服 电机驱动 器使用说明 [ Z ]． 2 0 0 5 ． [ 2 ]赵蕴懿 ，李金萍． 螺钉装配及防 松 技 术 [ J ]． 航 天 制 造技 术 ， 2 0 0 8 5 4 5 4 7 ． [ 3 ]西门子公 司． S 7 2 0 0可编程控制 器系统手册 [ Z ]． 2 0 0 5 ． [ 4 ]唐晓茜． 多传感器螺栓预紧检测方 法研究 [ D]． 杭州浙江工业大 学，2 0 0 9 ． [ 5 ]阳宪惠． 现场总线技 术及其应用 [ M]． 北京 清华大学出版社 ， 2 00 0． 作者 简 介 周平 ，男 ，1 9 7 0 年 生 ， 山东文登人，硕士，副教授 。研究领 域自动化及机电技术。 编辑 向飞