永宏PLC在手机壳检测机上的应用

文:台湾永宏电机·上海范堤商贸·厦门永陞科技 张标2018年第五期

摘要:本文主要阐述了永宏PLC在手机壳检测机上的应用;此设备由东莞科母思自动化设计,采用了永宏FBs系列PLC主机作为设备的控制系统,并采用了松下A6伺服系统和气动系统作为机器执行系统,手机壳检测机是一种自动完成上料、吹丝、检测、分拣等工序的检测设备。手机壳检测机主要用于手机外壳的尺寸、形状、孔位的检测,是电子工业中的重要检测设备。整机由PLC、触摸屏、旋转编码器、伺服传动系统。最大限度地提高了整机的控制精度。调整范围、可靠性和智能化程度,简化了机械传动系统,并显著降低机械噪声和故障发生率,同时使整机的控制和操作趋于人性化。操作简单,节约人才、提高产能。

1行业介绍

    随着电子产品向着轻薄化方向的发展,手机壳既要轻薄,又要达到保护、散热及美观等作用,因此对手机壳的加工精确度的要求也越来越高,因目前电子产品的生产加工一般都是批量生产,为了验证批量生产的手机壳的尺寸是否符合加工要求,常常需要对手机壳的长、宽尺寸进行检测。目前,对手机壳的长、宽尺寸的检测一般是利用卡钳等工具进行手工检测或投影仪检测,手工检测速度慢、效率低,且不够准确。而采用投影仪等影像检测也无法实现大批量全检,效率也不高,且针对不同型号及尺寸的手机壳进行检测时,需要更换或增设不同的影像设备,设备的适应性不强。因此,极需一种结构简单、效率高、检测精确度高且适应性强的全自动手机壳尺寸检测设备来克服上述问题。

    在相当多领域内,客户需要关联手机壳检测机及相关配置的。而目前,多数手机壳检测机供应商并没有配套产品的生产。这种解决方案的前景虽不明朗,但在这个领域内,明显的,或者说以此为战略方向进行业务布局的,真正具备了手机壳检测机及相关配套设备的生产及设计的厂家,才是未来手机壳检测机市场上的王者。

    模块式组合解决方案,企业提供的手机壳检测机其一切都是可变、可选择模块式的,在客户面前,这种解决方案是相当有吸引力的。当然,前提是有良好的性价比和技术支持。从市场的实践来看,具备这种解决方案能力的厂商,在市场上的进攻性表现是比较明显的。这种相互的带动作用不仅有益于机器的销售,更重要的意义是相互的带动。

    而今,最新型手机壳检测机往往是机、电、气一体化的全自动设备。充分利用最新科技成果,采用气动执行机构、伺服电机驱动等先进技术,大大缩短整体机械的传动链,机械结构大为简化,工作的速度和精度大大提高。如果说以前我国自动手机壳检测机的设计是完全仿制阶段,那么现在我们应该具备创新的设计意识,设计出先进、易用的扭线机。

    本文开发的手机壳检测机(如图1)系统完全可以取代传统的手工操作,采用自动化技术,生产出来的产品一致性好,质量稳定可靠,同时,生产效率高。

图1-1手机壳检测机

2系统设计方案

2.1方案背景

    永宏FBs系列高功能型主机有10点至60点不等的机型,主机输入输出最多扩展512点,模拟量输入输出32路, 高速脉冲输出4路920KHz,并可拓展5个通讯口,使用永宏高速通讯协议速率达921.6Kbps。PLC的程序执行速率为0.33uS,程序容量高达20KWords,顺序指令36个,应用指令326个(126种)。特别是永宏特有的PACK,可以方便实现程序的批量下载、拷贝、扩充程序等功能。

    手机壳检测机的特点是动作复杂、频繁,有较多的执行元件。如果在这种场合使用继电器控制逻辑的话必然需要很多的中间继电器,还有一些高速脉冲输出,比如:高速脉冲输出控制伺服,是继电器所不能替代的,假如这些中间继电器是用PLC进行控制的情况下,就可以对其内部的辅助继电器进行编程后来取代。而且PLC具有灵活性可以增加多种模块搭配,比如高速脉冲输出,这个功能就能很好的解决本设备的伺服定位控制,从物理介质方面来说,继电器系统是要用具体的电气元件来组合,而PLC只是使用内部寄存器.。只要是在PLC编程容量许可的范围内,就可以不必花费额外的费用来实现复杂的控制逻辑。PLC都有上百点甚至更多的内部辅助继电器,并且还有多种专用的内部电路,足可以应付复杂的控制要求,唯一需要我们做的工作就是通过专用软件对PLC进行编程。再说了,现在的手机壳检测机必须有高速计数和脉冲输出这两个功能,继电器控制系统是实现不了这两个功能的。事实上,PLC用于这种场合也最能显现出其经济性。考虑经济、实现效果、定位精度等原因客户采用永宏PLC作为控制系统。

    综合性价比分析,手机壳检测机采用永宏PLC控制系统相对于其他PLC控制系统而言,永宏PLC控制系统的性价比更高。本文主要以永宏PLC在手机壳检测机上的应用为背景,对该方案的硬件设计、软件设计和实施结果(应用效果)进行了详细的阐述和说明手机壳检测机控制系统解决方案如表2-1。

表2-1手机壳检测机控制系统解决方案

2.2客户需求

    根据客户要求,根据客户要求,手机壳检测机的整体动作主要包括五部分:上料机构输送上料,1号抓取机构依次抓取产品放到前5个检测位,2号抓取机构和旋转机构一起把产品旋转到第6个检测,翻转机构把产品翻转到第7个检测位,最后是分类OK/NG输送带把OK/NG产品输送到不同料位;这五部分动作为多次循环动作,整体动作需要稳定运行。手机壳检测机具体工艺及功能要求如表2-2。

表2-2手机壳检测机具体工艺及功能要求

2.3解决方案

    根据控制及工艺要求,手机壳检测机控制方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计;其中系统硬件设计包括硬件(产品)配置、机械结构、气动控制和电气控制等四部分;系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分;手机壳检测机的设计参数如表2-3;手机壳检测机实物图如图2-1。

设计参数实物效果图

控制系统永宏PLC

操作界面永宏HMI

伺服驱动松下A6400W伺服

气动驱动SMC电磁阀

压力范围:7Kpa

工作电源220VAC50Hz

表2-3手机壳检测机设计参数图2-1手机壳检测机实物效果图

    基于上述各项技术指标,手机壳检测机系统方案架构如图2-2;本方案控制系统采用两台永宏FBs系列经济型PLC控制器,主要控制手机壳检测机的整体动作。伺服系统采用松下A6400W伺服驱动器及松下A6400W伺服电机,分别控制上料、吹丝、检测、分拣等机构定位和回原点等动作,气动系统采用SMC电磁阀;用来控制卸料旋转、卸料夹气缸动作等。监控系统采用永宏C3系列HMI操作界面,用于进行功能选择、手动调试、参数设置和自动调试等用户操作。

3系统硬件设计

    手机壳检测机的机械结构主要由六部分组成:上料机构、1号抓取机构、2号抓取机构、旋转机构、翻转机构和OK/NG输送机构组成。

    上料机构主要是把产品输送到1号抓取机构的抓取位;1号抓取机构主要是把产品从上料位抓取到前5个相机检测位,1号抓取机构有4个抓取吸盘一次能抓取4个产品;2号抓取机构主要是把产品从1号抓取中转位抓取到旋转机构,同时从旋转机构把产品抓取到翻转机构;旋转机构主要是把产品旋转到6号相机检测位,进行产品检测;翻转机构主要是把产品翻到7号相机检测位,进行产品检测;OK/NG输送机构主要是把检测好的产品进行分类。组成手机壳检测机的系统硬件设计架构图如图3-1。

图3-1手机壳检测机系统硬件设计架构图

3.1硬件配置

    手机壳检测机的系统硬件由FBs-60MAT2-ACFBs-40MCT2-ACFBs-24XYTPLC控制器、永宏C3102SEHMI触摸屏、松下伺服驱动和电机、雷赛闭环步进驱动器及其电机和外围输入输出线路(包括按钮、接近传感器和光电传感器等)组成。手机壳检测机系统硬件清单如表3-1;手机壳检测机系统硬件配置如图3-2。

3-1手机壳检测机硬件明细表

硬件配置图

图3-2手机壳检测机硬件配置图

3.2机械结构

    手机壳检测机的机械结构主要由六部分组成:上料机构、1号抓取机构、2号抓取机构、旋转机构、翻转机构和OK/NG输送机构组成。

    上料机构主要是把产品输送到1号抓取机构的抓取位;1号抓取机构主要是把产品从上料位抓取到前5个相机检测位,1号抓取机构有4个抓取吸盘一次能抓取4个产品;2号抓取机构主要是把产品从1号抓取中转位抓取到旋转机构,同时从旋转机构把产品抓取到翻转机构;旋转机构主要是把产品旋转到6号相机检测位,进行产品检测;翻转机构主要是把产品翻到7号相机检测位,进行产品检测;OK/NG输送机构主要是把检测好的产品进行分类。手机壳检测机的整体结构解析如图3-3,手机壳检测机上料结构解析如图3-4,手机壳检测机1号抓取结构解析如图3-5,手机壳检测机2号抓取结构解析图3-6,手机壳检测机旋转结构解析图3-7,手机壳检测机翻转结构解析图3-8。

图3-3手机壳检测机整体结构解析图

图3-4手机壳检测机上料机构解析图

图3-5手机壳检测机1号抓取结构解析图

 

图3-6手机壳检测机2号抓取结构解析图

图3-7手机壳检测机旋转结构解析图

图3-8手机壳检测机翻转结构解析图

3.3电气控制

    手机壳检测机的电气控制主要分为主电路和控制电路两部分。主电路采用AC220V供电,主电路主要交流电机供电。AC220V主要给PLC控制单元、开关电源和散热风扇等部件供电,并通过电源指示灯来进行电源显示;控制电路采用DC24V供电,控制电路主要给HMI操作界面、电磁阀、传感器和指示灯等控制信号供电;控制电路还采用固态继电器、普通继电器等电气部件进行控制电路中间转换控制。手机壳检测机PLC控制主站电路原理图如图3-9。

图3-9手机壳检测机PLC控制电路原理图

    手机壳检测机的电控柜配置主要包括对控制单元(PLC)、执行单元(步进驱动、普通继电器等)、供电单元(开关电源、空气开光、交流接触器、电源插座等)和连接单元(端子台)的电气配线。手机壳检测机电控柜实际配线如图3-11。

图3-11手机壳检测机电控柜实际配线图

4系统软件设计

    手机壳检测机的系统软件设计主要包括三部分:流程控制、I/O点配置和程序设计;其中流程控制主要对工艺流程和控制流程进行了说明,I/O点配置主要对PLC输入输出点配置和伺服接线引脚配置进行了说明,程序设计主要对PLC程序和HMI程序进行了说明手机壳检测机的系统软件设计架构图如图4-1。

图4-1手机壳检测机系统软件设计架构图

4.1流程控制

4.1.1工艺流程

    手机壳检测机的工艺流程主要包括三部分:上料机构、1号抓取机构、2号抓取机构、旋转机构、翻转机构进行放料,把产品分别放在8个相机位;CCD相机进行拍照和把数据发给PLC,PLC进行数据处理;检测出OK和NG产品并且把OK和NG产品分别输送到OK位和NG位,工艺流程是按照循序执行的;从而达到很好的工艺效果。手机壳检测机工艺流程如图4-2。

图4-2手机壳检测机工艺流程图

4.1.2控制流程

    手机壳检测机的机械结构主要由六部分组成:上料机构、1号抓取机构、2号抓取机构、旋转机构、翻转机构和OK/NG输送机构组成。上料机构主要是把产品输送到1号抓取机构的抓取位;1号抓取机构主要是把产品从上料位抓取到前5个相机检测位,1号抓取机构有4个抓取吸盘一次能抓取4个产品;2号抓取机构主要是把产品从1号抓取中转位抓取到旋转机构,同时从旋转机构把产品抓取到翻转机构;旋转机构主要是把产品旋转到6号相机检测位,进行产品检测;翻转机构主要是把产品翻到7号相机检测位,进行产品检测;OK/NG输送机构主要是把检测好的产品进行分类。手机壳检测机的控制流程如图4-3,

图4-3手机壳检测机控制流程图

4.2I/O点配置

4.2.1PLCI/O点配置

    根据手机壳检测机工艺流程和控制流程的具体要求,进行了永宏PLC程序I/O点配置。永宏PLCI/O点配置如表4-1。

表4-2PLCI/O点配置表

4.3程序设计

4.3.1PLC程序设计

4.3.1.1高速通讯控制程序温度温度

    在进在进行手机壳检测机的高速通讯控制程序设计时,采用的是永宏CLINK便利通讯指令MOD3的控制,可以通过永宏【FUN151CLINK(通讯联机便利指令)】指令进行程序的设计,手机壳检测机的通讯控制程序如图4-3

图4-3手机壳检测机的高速通讯控制程序图

图4-4手机壳检测机的高速通讯设置程序图

图4-5手机壳检测机的高速通讯指令解析说明图

 

4.3.1.2永宏高速脉冲输出指令应用

    通过永宏PLC高速脉冲输出指令【FUN140HSPSO】来实现对上料步进、出料伺服进行定位控制;在进行PLC高速脉冲输出设置时采用了PLS/DIR模式,并通过141指令设置最小设定单位来提高长度的显示精度。手机壳检测机脉冲输出指令控制如图4-6所示,手机壳检测机脉冲输出设置方式如图4-7,手机壳检测机高速脉冲输出指令解析说明如图4-7。

图4-6手机壳检测机脉冲输出指令控制图

图4-7手机壳检测机脉冲输出设置方式图

图4-8手机壳检测机高速脉冲输出指令解析说明图

4.3.1.3参数设置程序

    在进行手机壳检测机的PLC整体程序设计和规划时,参数设置程序采用的是永宏PLC【FUN141(伺服参数设置)】指令来对步进、伺服的相关参数进行设置;一条参数设置指令既可以完成参数设置程序的编辑,为程序编辑和调试者提供了极大的方便,手机壳检测机的PLC参数设置程序如图4-9,手机壳检测机伺服参数表格如图4-10。

图4-9手机壳检测机伺服参数设置程序图

图4-10手机壳检测机伺服参数表格图

4.3.1.4原点复归控制程序

    通过永宏PLC的机械原点复归指令,用表格的形式可以很方便的实现机械原点的复归程序,而且回原精度很高。永宏机械原点复归有三种模式:MOD0、MOD1、MOD2可供客户选择使用。本程序采用了MOD0模式,MOD0模式下回原动作如图4-11所示,手机壳检测机的原点复归控制程序如图4-12,手机壳检测机PLC原点复归控制程序如图4-13。

图4-11手机壳检测机机械原点复归MOD0模式图

图4-12手机壳检测机PLC原点复归控制程序图

图4-13手机壳检测机PLC原点复归控制程序图

4.3.1.5程序区块划分控制程序

    在进行手机壳检测机的PLC整体程序设计和规划时,可以将不同控制程序和运算程序分成若干个程序区块,并在主程序区进行选择调用;其中程序区块可以通过永宏【FUN65(标记)】指令在子程序区进行划分,主程序区的选择调用功能可以通过【FUN67(呼叫)】指令来实现。手机壳检测机的程序区块划分控制程序如图4-14。

图4-14手机壳检测机的程序区块划分控制程序图

4.3.2HMI画面设计

4.3.2.1主页面

    手机壳检测机的主页面主要用于当前NG产品显示,设备启动、停止、回原点等设置设置和一些画面切换功能。手机壳检测机的主页面如图4-15。

图4-15手机壳检测机的HMI主页面

4.3.2.2参数画面

    手机壳检测机的参数画面主要用于设备使用的参数比如机械手A回原速度、机械手A等待位置、机械手A吸真空数据等一些参数设置功能。手机壳检测机参数画面如图4-15。

图4-16手机壳检测机HMI参数画面

4.3.2.3手动调试画面

    手机壳检测机手动调试画面主要用于机械手A、机械手B、OK输送带、吸真空等手动调试功能。手机壳检测机手动调试画面如图4-17。

图4-17手机壳检测机HMI手动调试画面

4.3.2.4相机选择画面

    手机壳检测机的相机选择画面主要用于对1到8号相机进行开启和关闭等一些功能设置。手机壳检测机的相机选择画面如图4-18

图4-18手机壳检测机HMI相机选择画面

4.3.2.5报警画面

    手机壳检测机的报警画面主要用于报警信息的显示、报警信息清除等一些报警功能。手机壳检测机的报警画面如图4-19

图4-19手机壳检测机HMI报警画面

结论(实施结果)

    通过现场调试手机壳检测机做出的产品检测精度大大提高,降低产品的功耗,提高产品质量,提高产能,并经过长时间测试,满足了客户的要求,而且手机壳检测机在运行过程中运行平稳、生产效率高;从而可以为客户提高生产效率,降低劳动强度,节约人工成本,改善生产环境,使企业的生产成本有所降低。该控制方案很好的体现了永宏PLC强大扩展功能和强大指令功能等功能。

中传动网版权与免责声明:

凡本网注明[来源:中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件,版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。如需转载请与0755-82949061联系。任何媒体、网站或个人转载使用时须注明来源“中国传动网”,违反者本网将追究其法律责任。

本网转载并注明其他来源的稿件,均来自互联网或业内投稿人士,版权属于原版权人。转载请保留稿件来源及作者,禁止擅自篡改,违者自负版权法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

伺服与运动控制

关注伺服与运动控制公众号获取更多资讯

直驱与传动

关注直驱与传动公众号获取更多资讯

中国传动网

关注中国传动网公众号获取更多资讯

热搜词
  • 运动控制
  • 伺服系统
  • 机器视觉
  • 机械传动
  • 编码器
  • 直驱系统
  • 工业电源
  • 电力电子
  • 工业互联
  • 高压变频器
  • 中低压变频器
  • 传感器
  • 人机界面
  • PLC
  • 电气联接
  • 工业机器人
  • 低压电器
  • 机柜
回顶部
点赞 0
取消 0
往期杂志
  • 2024年第六期

    2024年第六期

    伺服与运动控制

    2024年第六期

  • 2024年第五期

    2024年第五期

    伺服与运动控制

    2024年第五期

  • 2024年第四期

    2024年第四期

    伺服与运动控制

    2024年第四期

  • 2024年第三期

    2024年第三期

    伺服与运动控制

    2024年第三期

  • 2024年第二期

    2024年第二期

    伺服与运动控制

    2024年第二期