電機端蓋自動化生產線工裝及總控系統研發分析

盧蔚紅

（梧州職業學院，廣西壯族自治區 梧州 543002）

目前，電機端蓋生產以及安裝多是采用人工作業的方式進行操作，但這一工作是十分繁雜的，且具有極強的反復性，往往一名工作人員需要重復作業數次。也正因如此，電機端蓋生產及安裝的效率難以提高。另一方面就電機端蓋的施工作業人工成本居高不下，還不可規避工作性質的危險性和不穩定性。因此，想要提高電機端蓋生產的效率，控制人本造價的開支，就要結合新技術手段，實現電機端蓋自動化生產。

1 基于國內外，自動線生產的研究現狀

就目前我國對自動化生產線的研究來說，所結合國外新技術手段中的仿真技術，對所設計對象進行模擬仿真，此外也多結合工業新技術手段，以此改造原有的生產線，從而達到有效降低生產節拍，生產工藝提質增效的目的。比如桑淑莉所利用的就是“IE方法”，以提高東軟飛利浦CT生產線的生產效率和生產質量，以此整合生產的各項布局，以為生產工藝技術提質增效。此外，像是盛英泰等人，對汽車的轉向節進行了自動化加工，通過EMPLANT物流技術APP，不僅可以提高工業生產的效度，還可以有效縮短工程施工周期。除此之外，針對于“傳統勞動密集型”生產線來說，對其進行改造和升級，一方面有效節約了勞動成本。另一方面提高了產品的綜合性能。盛軍通過研究分析PIC的改造技術，把工業網絡控制系統以及電磁感應等優勢特點，應用到電機端蓋自動化生產中，此外高凌等人通過分析某氣化自動裝備進行了模擬控制，繪制了各類通訊網絡圖，借助Simulink軟件的輔助，以達到了預期的自動化既定目的。因此，就目前我國對自動線的研究可知，諸多學者的研究側重點多在建立“信息模型”中，在眾多工藝設計路線中，選擇最為“優質”的工藝辦法。

而就國內外自動線相比，國外的工藝技術一直是較為領先的，除了在原有的基礎之上，對生產線進行了改造和升級，還多把研究的側重點放在了自動化基礎性生產之上，其研究的目的就是為了尋求可以創新的工藝流程，把自動化生產工藝應用于更為復雜的生產中去。比如GuncaTuncel等人，就依托于新技術手段，編制了數字化模型，在保證質量生產的前提下，有效減少了部分生產工序，提高了產品的生產節拍。不僅如此，利用數字處理技術，對整個編程模型進行了評價，檢測該模型的合理性以及可靠性。Shwetank Avikal等人對不同的生產線進行了生產工藝以及生產加工的評價，其方法同樣要求要減少加工中的不必要環節，以提高生產的質量和效率。不僅如此，國外諸多學者在自動加工工藝技術研究方面，進行了更多的探索和研究，比如Vichare、Nassehi等人，就提出了數字控制加工的處理辦法，主要就是利用自動化生產工藝，對集中化生產進行參查研究工作。而H. Chehade， A. Dolgui，F.就自動化生產線提出“多樣化”的目標辦法，選擇較為適配的工作站，并綜合考量其參數、技術、設備等，研發了“NSGA-II型遺傳算法”最后，受益于科學技術的不斷發展下，就國內外的機器人生產線等設備，被廣泛應用到工業制造領域中，此外基于新時期下，各類新興企業的迅速崛起，中國“一帶一路”的發展，中國各高校人才培養計劃等，直接推動著自動化生產的發展。但是就目前來說，我國的自動化生產線，還存在一定的局限性和滯后性等問題，比如就人工操作，以及生產線是否可以結合新技術手段，或者是依托于國外技術進行拓展和延伸等，這類問題是值得研究的，而所存在的問題，更是需要亟待解決的。

2 電機端蓋自動化生線軟硬件集成控制系統

2.1 可編程控制器(PLC)

電機端蓋自動化生產中，使用可編控制器的優勢在于，一方面可以滿足市場的實際需要。另一方面則是可以提高電機生產的質量和效率，提高產品的整體性能。更是基于現階段生產背景下，適用于新產品、新工業的控制設備。可編控制器也就是PIC，是由CPU、電源、輸入、輸出單元以及儲存器這五大部分所共同組成的，換句話說，就PIC的本質是一臺工業計算機。多被廣泛應用于工業控制以及其他硬件結構中。此外就PLC的“抗干擾性”極強，可以被廣泛適用于各類復雜生產作業中去，可編程控制器更是各類工業控制的基礎，不僅可以兼顧“外擴”的功能，還可以和整個控制器形成一體化的整體，其本質都是為了滿足功能系統的實際需要。但是有一點需要特別注意的是，就可編控制器的端口數量是需要適度使用的，以避免出現資源浪費的情況。除了上述所提到的各類原則以外，就PIC的型號是需要考慮，輸入點和輸出點的點數，以及電源型號等諸多方面的問題。總之就電機端蓋自動化生產中，可編控制器的選擇，是要進行綜合考量的，以功能性能選擇為優先，其次就是性價比。

2.2 傳感器的選擇

在電機端蓋自動化生產系統設計中，有諸多設備在對電機端蓋進行加工或者是搬運的過程中，都會出現不同的“反饋”，比如機器人的手抓在抓電機端蓋時，手爪是否有移動或者是不穩的情況出現。這類“反饋信號”的發出是需要接觸開關后所觸發的。目前市場上有很多不同生產廠家都生產了不同的接近開關，一般都會根據被檢測物體的實際情況以及距離、感應面積等，進行綜合選擇，其目的就是為了選擇出最適合的開關。此外在電機端蓋自動化生產線中，加工對象所使用的多是圓盤類的零件，因此就機器人爪和電機端蓋的接觸縫隙是比較小的，一方面是為安裝接觸開關提供了有利條件，另一方面則是可以有效解決上述所提到電機端蓋在加工或者是搬運過程中所存在的問題。而對于電感式接近開關的工作原理則是，利用振蕩器所產生的磁場，當金屬接觸到磁場后，就會達到感應的直接距離，以此就可以有效減少振蕩的產生。在這一過程中，放大電路的處理器會被轉換為開關信號，以達到有效檢測的最終目的。除此之外，慢反射型的傳感器，其工作的原理在于，通過電機端蓋的位置是否和光線有直接的聯系和變化，通過接收器直接轉變為電信號后，以實現對電機端蓋的有效控制。

3 生產線控制系統程序設計

3.1 PLC程序設計的經驗設計法

就PLC程序設置當中所采用的經驗設計法來說，是通過對實際控制對象的本質要求，尋找一些較為傳統且典型的控制電路梯形圖，以這類電路程序的梯形圖進行組合，之后再通過反復的調試和修改，以增加輔助程序的適配度，滿足設備控制的整體要求。對于經驗設計法來說，這種方法是有跡可循的，但是對設計者的個人經驗以及設計能力有著較高的要求，所以被稱之為是經驗設計法。

3.2 PLC程序設計的控制電路轉換為梯形圖法

PLC程序設計的控制電路轉換為上述所提到的梯形圖法來說，是通過硬件接線圖或者是梯形圖的編程功能，對被控制對象進行系統功能的編寫。控制電路轉換梯形圖的方法，具體操作是首先要熟悉被控制對象的施工工藝以及加工設備等各項流程，根據系統軟件電路的實際分析原理進行操作。其次，確定PLC輸入和輸出的具體信號，畫出PLC外接線的整體圖框，最后根據所對應的編寫梯形圖尋找對應的關系即可。

3.3 PLC程序設計的順序控制設計法

對于順序控制設計法來說，就是按照傳統的生產工藝，根據生產信號的時間順序，執行各類生產控制程序，然后按照輸入信號的先后順序進行有條不紊的操作。

控制系統的程序流程是為了實現對電機端蓋生產每一個環節的精準把控，實現整條生產線的明確化。科學化、有序化、合理化和順序化，建立健全一個較為系統的程序框架，以此才能更加直觀地體現出電機端蓋在加工流程當中所反映的各類邏輯關系。首先，機器人需要從上料盤中加工出毛坯件，然后放置于機床中進行加工。在這個工序之前，還需要毛坯件滿足各類機床的狀態和質量要求。其次，等待機床加工完成之后，機器人兒需要取出加工完后的電機機蓋兒，然后旋轉手爪，將另一個已待加工的電機端蓋放置于機床處進行加工，然后對已經加工好的工件輸送到輸送線上，然后完成換面裝加工作。最后，機器人返回上料轉盤處，再次夾取毛坯件，進行以上程序的反復加工。其次，輸送線完成第一道工序之后，電機端蓋直接會輸送到指定位置。如果這個時候機器人的雙手手爪都處于空料的狀態，那么，機器人將會直接到輸送線上獲取毛坯料再次進行加工。然后將已經加工的工線直接輸送到輸送線上，之后完成機器人換面工作，最后再回到取料位，再次進行電機端蓋毛坯加工，至此完成反復工作，最后配合滾壓機完成以上所提到的工作。之后，機器人會從滾壓機上取至第四道需要加工的電機端蓋，把電機端蓋放置到放料艙內，以此自動線完成。除此之外，電機端蓋由毛坯制品到成品，也需要完成相應的加工環節。這一操作優勢在于，把各類簡易額的流程都交給機器人，進行生產作業，以此就可以有效減少因人工誤操所導致整個電機端蓋成產流程的混亂。另一方面可以有效減少人工作業的量和時間，在保證生產質量和效率的同時，還可以有效減少成本造價。

4 電機端蓋自動化生產線工裝及總控系統程序的編寫

在電機端蓋自動化生產的程序編寫中，先打開GPCCFG軟件，選擇創建一個新的項目環節，并命名為“電機端蓋自動化生產控制系統”以此就可以完成后續的編程了。在PIC程序編寫的過程中，一般都是會根據所要控制的功能系統特點和性能等進行編寫的，也就是需要把系統直接“分割”為若干個組塊，根據不同組塊進行編程，然后在把這類功能組塊共同組合在一起，就可以有效形成一個較為完整且穩定的電機端蓋自動化控制系統了。那么在編程的過程中，首先就是要先滿足各環節的配合生產工作、運動復位以及異常報警系統、機器人單機等。一，運動復位系統是整個電機端蓋自動化系統的重要組成部分，在實際的生產作業中，如果有故障，或者是需要人工檢查等工作，就需要停止生產，進行校對檢查，這必然影響后續作業的效率。那么生產系統的運動復位系統，就相當于是恢復了出產設置，可以滿足生產從“頭”開始時的同時，也不會影響后期成產作業的有條不紊。二、就異常報警系統來說，其自動化程度是有限的，還是需要人為操作，但是因人工誤操所導致的問題就會越來越多，所以是需要通過自動化報警系統，檢查電機端蓋自動化生產系統中，所存在的不足和異常。主要是工作于機器人工作的放、取，以及機床開關門等應用中。三，在機器人單機和電機端蓋自動化生產中，所用到的四臺機器人，都需要使其可以積極配合機床、運輸工作的聯機操作。四，就輸送線的子系統在實際輸送過程中，是整個電機端蓋自動化系統的紐帶，直接串聯在整個生產線上，也正因如此，有效減少了許多系統生產中的勞動力和勞動成本，實現了自動化控制。輸送線的設計，主要就是依托于驅動控制系統，進行數據的采集、輸出以及故障申報等，其中還包括自我檢測，如果自身的驅動器存在任何異常情況，都可以進行暫停、復位以及處理等。

5 結束語

電機端蓋生產工藝相對來說比較簡單，成品率也比較高，但是為了滿足市場的需要，在實際的生產中，還需要提高自身的工作質量和效率，以減少人工誤操等可能。此外，隨著現階段對電機端蓋的需要量不斷增多，想要滿足這一需要，必須要提高電機端蓋生產的效率，以實現電機端蓋自動化生產，因此無論是從電機領域發展本身出發，還是從市場供需關系出發，實現電機端蓋自動化生產線是時代發展的必然趨勢。