基于PLC控制的电子喇叭涂胶装置设计

摘要：采用PLC設计汽车电子喇叭的绝缘涂胶装置，对机械手的控制方式进行研究，灵活处理了喇叭线路板绝缘涂胶的工艺流程，给出了各工步的实现方案并编制程序，在实现系统自动控制的同时，有效提升了绝缘层的涂胶质量。

关键词：涂胶装置  PLC  自动控制

电子喇叭是现代汽车音响信号的必备装置，当按下方向盘的喇叭按钮时，蓄电池通过电子线路供电使喇叭发声。其中，电子线路板的绝缘防护对喇叭的使用寿命及性能都起到了关键的作用。而在当前，国内外相当部分的汽车电子喇叭的生产厂家对其电子线路的绝缘涂胶还采用原始的手工作业方式。由于此类工种的操作技能门槛较低，而操作工人流动性较大，造成线路板涂胶量不均;或者产生绝缘胶溢出，影响电子线路板装配;或在涂胶层产生气泡，使绝缘性能下降，以致电子喇叭的整体使用性能和周期下降。本课题设计的涂胶装置是专门根据电子喇叭生产线的需要而设计的，配置于电子喇叭配件输出机构作为产品绝缘处理的辅助设备。在电子喇叭涂胶装置的设计中，考虑到电子喇叭生产线运作复杂，传感器较多，现场的干扰性较大，而PLC具有控制功能强、抗干扰能力强等特点，因此设计采用PLC作为控制核心，使系统在保证产能的前提下，实现其准确、可靠的涂胶操作性能。

1 涂胶装置控制原理

涂胶装置主要由送料工位、涂胶工位、取成品工位等组成，涂胶装置有手动、自动控制方式两种，手动控制方式针对各个工位单独控制，如涂胶工位是将送料工位传递过来的电子喇叭进行密封涂胶。自动控制方式针对整机联动控制，通过触摸屏设置相应的参数信号，将信号传输给PLC装置，分别控制涂胶装置电源电路、气动回路、驱动电路、主电路的通断，从而完成涂胶装置的自动运行，使得成品合格率大大提高，涂胶速度加以提升，另外触摸屏对工作有实时监控的效果，以形成良好的人机界面。其总体思路如下：涂胶装置触摸屏下达指令给PLC，由PLC去控制电机的转动和电磁阀的导通，运行过程中传感器接受到信号传入PLC，由PLC控制电磁阀，由电源给各部件供电。其控制框图如图1所示。

■

图1  总体控制框图

2 涂胶装置设计

2.1 工作流程设计 当转盘转一个工位，传感器检测触发信号，并将信号传送给PLC，PLC接收信号后，发出指令控制喇叭前后气缸伸出，在延时一定时间后，喇叭前后气缸复位，达到把轨道上的喇叭送到转盘的夹具上。此时，PLC发出转盘夹紧指令，当工件被夹紧之后，转盘按程序设定的轨迹开始自转，涂胶机械手伸出，顶住喇叭开始涂胶，同时汽缸下压开始注胶，达到预设位置差时，一次涂胶结束。当转盘将成品转到取料工位时，PLC根据传感器触发信号，指示取料机械手将成品去下，放入成品收集盒中。取料机械手的动作分为两部，一时前后气缸，使机械手前后移动，二是机械手夹子汽缸，控制夹子的夹紧和松开。其自动流程示意图如图2所示。

2.2 部分器件的选型 涂胶装置设计时，选用威纶通MT6070iH型触摸屏。触摸屏控制独立设置一个控制台，控制台通过管道与涂胶装置相连，触摸屏与PLC的通讯通过该管道布线，触摸屏与PLC的通讯方式为RS485通讯，通过COM端相连，配备24V直流电源。气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件，是由气源提供气压（0.5Mpa最佳）结合PLC的控制，使电磁阀得电或失电来给气缸通气，从而带动工件的运动。由于喇叭生产线的输出断口控制电压具有多样性，根据PLC的选择原则，选用FX2-128MR（T）型PLC，这款PLC在进行模数混合控制系统中具有较高的性能价格比，可以满足系统设计的使用需求。机械手驱动气缸选取CDJ2B 16-20型气缸，该型号气缸的各种技术参数都符合涂胶装置设计的技术要求。

2.3 软件设计 在自动控制程序中，采用主程序结束指令FEND完成PLC输入/输出处理，监视定时器刷新，完成后返回初始步，图2所示的单步以子程序的形式编制，以CALL指令完成相关子程序的调用。如将喇叭从轨道放到转盘夹具子程序，在喇叭流水线的轨道末端上方布置一只到位传感器，检测产品是否到位，传感器检测到有产品进入，发出信号至触发PLC输入端口X20。喇叭工件从轨道抓取到放入转盘夹具可分成9个步骤：原点指示、下降、抓取、上升、右移、下降、松开、上升、左移回原点，由此可确定移位指令的位数为9来完成工作。移位条件的逻辑表达式为：SFT=M100·X20（传感器触发信号）+M101·X21（下限位）+M102·T10（延时2秒抓取工件）+M103·X22（上限位）+M104·X23（右限位）+M105·X21（下限位）+M106·T11（延时1秒松开工件）+M107·X22（上限位）。以辅助继电器M108与上转换条件X24（左限位）作为对初始步M100以外的所有程序步的复位信号，则程序进入下一周期循环。其部分程序如图3所示。

气缸的气路气压出现异常在系统故障统计中出现概率相对较高，因此系统在设计完成之后，为气缸故障配备了报警程序。当气缸因某故障被卡，并超过设定延时时间，则系统将触发报警程序：Y6为控制气缸动作的继电器，X11为对应动作的限位触点，若动作超时，则时间继电器T5将通电动作，则T5的常开触点闭合，接通辅助继电器M5，M5的常闭触点串接于Y6控制的主支路，M5得电之后，其常闭触点切断此回路，气缸动作停止。同时，M5的常开触点闭合导通Y10和Y11继电器，其中Y10继电器控制与之相连的报警蜂鸣器发声报警，Y11继电器控制与之相连的报警指示灯，由ALT指令完成其闪烁报警。如按下故障排除按钮，则X11触点有触发，其常闭触点切断报警回路，蜂鸣器停止蜂鸣，报警灯停止闪烁。其报警程序如图4所示。

■

图4  报警程序

3 结语

设计的涂胶装置采用PLC控制并配备触摸屏，使操控的便利程度大大提高。系统经过生产实践之后，已能达到项目预设的运行效果：涂胶层均匀、涂胶厚度适中，其涂胶的定位精度可精确至0.02mm。但是设计的涂胶装置的工作速度仅为3只/min，单位时间的产能还有待提升。并且考虑到系统整体的实用性和日后拓展，如：电子喇叭生产线的整机控制，甚至于实现生产线的远程控制技术，利用计算机控制完成整机运行。因此，项目组为后续的技术提升和完善预留了一部分供能空间，以期使本系统具有立体的控制能力。

参考文献：

[1]殷建国.可编程序控制器及其应用[M].机械工业出版社，2006.

[2]舒志兵.交流伺服运动控制系统[M].清华大学出版社，2006.

[3]于殿勇，刘兴义.基于PLC与触摸屏控制的搬运机械手的应用[J].制造业自动化，2009.

[4]陶可瑞，朱连庆.PLC控制伺服电机应用设计[J].中国高新技术企业，2009.

[5]王小玲.工业机械手的PLC控制[J].机电工程技术，2004.

作者简介：余键（1979-），男，讲师，从事机电一体化教学及研究工作。