基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周平

（江西工程學(xué)院，江西新余338000）

基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周平

（江西工程學(xué)院，江西新余338000）

介紹了以西門子S7-200 PLC為核心的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)。給出了自動(dòng)擰螺釘機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)、伺服電機(jī)設(shè)計(jì)、PLC設(shè)計(jì)。該機(jī)具有很好的可擴(kuò)展性，應(yīng)用效果良好。

PLC；螺釘；伺服控制

0　引言

螺釘是工業(yè)產(chǎn)品的一個(gè)零件，其規(guī)格多樣，傳統(tǒng)擰螺釘主要依靠人工，效率低，靈活性差，本文基于裝配模塊化、自動(dòng)化的理念，介紹基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)設(shè)計(jì)。

1　自動(dòng)擰螺釘機(jī)結(jié)構(gòu)

自動(dòng)擰螺釘機(jī)的主要工作過程概述如下：當(dāng)檢測(cè)到需進(jìn)行螺釘裝配的產(chǎn)品到位后，經(jīng)止動(dòng)氣缸將其鎖緊，通過氣閥將螺釘從氣管中導(dǎo)入，裝配工作臺(tái)移動(dòng)定位，升降氣缸帶動(dòng)伺服電機(jī)向下運(yùn)動(dòng)到位后，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺刀將螺釘擰緊。其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　擰螺釘機(jī)主要結(jié)構(gòu)圖

2　自動(dòng)擰螺釘機(jī)氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)

擰螺釘機(jī)工件夾緊、電機(jī)升降、螺釘導(dǎo)入主要由氣壓控制完成。托盤帶工件下行至本工位時(shí)，電感式傳感器檢測(cè)托盤，發(fā)出控制信號(hào)，由止動(dòng)氣缸夾持工件，指示燈亮。啟動(dòng)吸氣閥，導(dǎo)入螺釘。待裝配臺(tái)伺服定位后升降氣缸帶動(dòng)伺服電機(jī)下降，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)螺刀緊固螺釘。氣動(dòng)原理如圖2所示。

3　擰螺釘伺服電機(jī)控制設(shè)計(jì)［1-2］

采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺刀將螺釘擰緊，伺服電動(dòng)機(jī)由伺服驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)機(jī)體、編碼器等組成。

圖2　氣動(dòng)原理圖

由計(jì)算得知擰螺絲的扭矩較小，選用松下電器的MQMA042A型伺服電機(jī)及與其配套的伺服放大器MQDA043A。該型伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩1.3 N·m，最大轉(zhuǎn)矩3.82 N·m，矩頻特性能滿足系統(tǒng)要求。

伺服電機(jī)控制模式有三種：位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制。系統(tǒng)采用位置控制模式。其伺服控制器控制接線如圖3、4所示。

圖4　伺服電機(jī)控制接線圖

4　自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制PLC I/O分配［3］

擰螺釘機(jī)控制PLC選用S7-200（CPU226），輸入端和輸出端接線圖如圖5、6所示。

圖5　PLC輸入端接線圖

圖6　PLC輸出端接線圖

5　自動(dòng)擰螺釘機(jī)PLC控制流程

擰螺釘單元主要完成對(duì)行程開關(guān)擰螺釘?shù)难b配，采用PLC控制，其控制流程如圖7所示。

圖7　自動(dòng)擰螺釘機(jī)PLC程序流程圖

6　結(jié)束語

利用PLC對(duì)擰螺釘機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性大大提高，且節(jié)省了成本，使螺釘裝配的生產(chǎn)效率得到提高。

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［4］唐曉茜.多傳感器螺栓預(yù)緊檢測(cè)方法研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2009.

［5］陽憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000.

Design of Automatic Screw Machine Based on PLC

ZHOU Ping
（Jiangxi College of Engineering，Xinyu338000，China）

The paper introduces the Siemens S7-200 PLC as the core of automatic screw machine control system.Then gives out the design of pneumatic，PLC and servo motor，this machine has a good scalability，the actual application effect is good.

PLC；screw；servo control

TP273

A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1009-9492（2015）12-0114-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.032

周平，男，1970年生，山東文登人，碩士，副教授。研究領(lǐng)域：自動(dòng)化及機(jī)電技術(shù)。

（編輯：向飛）

2015-06-26