基于PLC的iPhone 7手機數據接口組裝機控制系統設計

徐江紅 陸錦軍 王志偉

摘 要：對iPhone 7手機數據接口組裝機進行自動化生產控制設計，給出系統I/O分配和硬件控制原理圖，采用歐姆龍PLC、組態人機界面進行控制程序設計，實現了多伺服高精度自動化控制。使用中易操作易維護，提高了生產效率。

關鍵詞：數據接口組裝機；PLC控制；HMI設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.106

0 引言

USB接口被廣泛地使用在世界工業、民用等領域的電器、電子裝置與智能設備上，從USB1.0發展到USB3.0，其傳輸數據速度大大提高。一般生產USB接口需要多道工序，USB雖然小，但是部件多，結構精密，過去生產USB接口一條生產線上就需要十幾個人來全手工制造，生產效率低，次品率高。現在一個中型USB接口制造企業只需要5臺流水線機器就可以完成生產，極大的減少了勞動力，并提高了產品質量[1]。iPhone 7數據接口組裝機設計結構精巧，由數個工站組成，每個工站分工明確，采用組態PLC人機界面來控制生產流程，易操作易維護。

1 組裝機機械裝置及工作原理

1.1 機械裝置

iPhone 7手機數據接口組裝機是由機械系統與電氣系統構成的復雜綜合機電一體化裝置，按照功能模塊劃分共有五個工作站組成，分別是中轉流道站，主流道站，PP搬運模組，按壓加工模組，LATCH裁切模組。系統工作時通過傳感器檢測處理后，由PLC程序控制每個站臺的工作流程，操作人員通過人機界面實現對接口組裝機進行調試以及控制整個機器的生產運行[2]。

1.2 工作原理

數據接口組裝機的五個工作站在相應的電氣系統驅動控制下，按照生產流程執行各站組的動作，其具體工作原理為：

（1）電機驅動進料盤轉動使組裝材料滑入鈑金流道（中轉流道），由鈑金流道進入主流道，接著材料輸送到主流道站，流道上方傳感器檢測材料是否完整（不完整則氣動機械嘴將材料移出流道），如完整棘輪帶動材料向前推進；

（2）材料流經PP搬運模組，伺服電機帶動滑塊上下運動，滑塊上氣缸推動吸嘴向下吸附模具，把模具搬運到產品上方；

（3）流經按壓加工模組，氣缸推動滑塊向下運動，滑塊擠壓按壓針把產品與模具組合起來，產品繼續向前運動，流經裁切模組，氣缸推動鋼刀片向上運動，把產品上廢料裁切掉，組合好的產品流出流道進行包裝。

2 組裝機控制工藝流程

工業生產中，組裝材料通過中轉盤經過光纖檢測后運送到主流道A和B上，再由棘輪的轉動帶動產品在流道上的運輸，在光纖的感應下，B流道上模具1經過裁切模組進行裁切廢料加工，加工好的模具1經過搬運模組搬運A流道上，再經PP模架固定，使之與模具2組合，如感應到未加工好，則通過吸嘴吸附搬運到廢料中，加工好的產品繼續在流道上傳送，PP搬運模組把經過01—CHTCH裁切模裁切后的模具3搬運到主流道A上，在經組裝的產品與模具3組合起來，未能組裝好的產品在光纖的感應下經吸嘴2吸附搬運到廢料盤中，組裝好的產品被棘輪帶動傳輸進入到01-1M-B裁切模做最后的裁切加工，最后流出流道A。工作流程圖如圖1所示。

3 控制硬件設計

3.1 硬件選型

根據上述生產工藝流程，考慮數據接口組裝機控制系統中裁切模組的伺服驅動精確定位與多路脈沖控制要求[3]，本設計中選用歐姆龍CP1H 型號 CP1H-X40DT -D小型高功能晶體管輸出型PLC，人機界面控制操作時采用昆侖通態TPC1062觸摸屏組態，伺服器采用歐姆龍R7D-BP，滿足組裝機電氣控制系統需求。

3.2 I/O接口及電路原理

根據控制系統設計中的硬件選型和輸入＼輸出端子分配表[4]，設計組裝機電氣控制接線原理圖，其簡圖參見圖2所示。

4 系統軟件設計

根據數據接口組裝機工作流程圖1，進行自動化生產控制程序設計，控制程序設計包括自動化運行程序設計、手動調試程序設計和回原點程序設計，Latch模組控制設計如圖3所示。

5 控制操作HMI設計

為便于生產中操作和控制人員調試與維護使用，采用昆侖通態觸摸屏組態人機界面實現組裝機的自動化控制生產，用戶可以根據生產工藝要求，在觸摸屏上很方便的修改控制參數，實現調節各個模組工作流程和速度，以及系統調試功能[5]，運行控制主畫面如圖4所示。

6 組裝機應用調試與維護

數據接口組裝機的機械與電氣控制系統的檢測與調試環節較多且復雜，需要機械與電氣控制兩大系統相互協調，并且制定科學的檢測與調試流程是保障組裝機合格交付生產的必要條件，一種參考檢測與調試流程圖如圖5所示。

7 結論

全自動iPhone 7手機數據接口組裝機投入實際運行效果說明：可實現不停機工作運轉，極大提高設備使用率和生產效率，備受用戶喜愛得到充分的使用，該型組裝機已給企業帶來顯著的經濟效益。

參考文獻：

[1]孫為.永宏PLC在USB接口組裝設計被上的應用[J].智慧工廠，2016（11）：68-70.

[2]郭利霞，李正中.電氣控制與PLC應用技術[M].重慶：重慶大學出版社，2015.

[3]楊躍.電氣自動化設備中PLC控制系統的運用及實現[J].電子技術與軟件工程，2018（03）：153.

[4]段玉生.PLC控制的自動化系統[M].北京：清華大學出版社，2012.

[5]曹利剛，郭鵬程.基于PLC和HMI技術的攪拌機電氣系統設計[J].海南大學學報（自然科學版），2017，01（35）：54-58.

基金項目：江蘇省科技廳前瞻性產學研研究專項基金資助項目（BY2013016）；江蘇省自然科學基金（BK2008188）

作者簡介：徐江紅（1982-），女，江蘇無錫人，碩士，講師，主要研究方向：自動控制系統的研究與開發。