威士茂科技工业园（珠海）有限公司
摘要：本论文主要详细介绍了采用三菱PLC用于天行机械手进行改造工艺流程，以实现控制系统可靠性、降低故障率、提高生产效率等问题。详细阐述了修改程序设计编写、硬件系统改造后实现自动化生产的事项等。
关键词：可编程序控制器、机械手、顺序控制
机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，并可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。在以往工资水平较低的我国，对属于劳动力密集型，偏重于人工作业的塑料制品行业还能适用，但面对交货周期缩短，工资日益上涨，工人流失率高的今天，更显出机械手代替人工作业的重要性。其实那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在他们的工厂中使用了机械手实现自动化生产。
天行机械手是一种节能劳力的装置，它装在注塑机上，将注塑件从注塑机模具中取出并放于指定位置上。由于单片机控制器的可靠性不高，在与注塑机联动时易受到注塑机运行的电磁干扰。虽已采用了一块接口面板进行信号传递和电磁隔离，但任然经常出现取出不良、注塑机无故停机、机械手误动作等问题。针对以上问题，现采用PLC（可编程控制器）对此机械手的控制系统缩短工艺周期及有关硬件进行技术改造。
一、控制器选型
我司机械手在本次改造中选用了三菱公司FX3U-32MR-D型PLC基本单元作为控制器。FX3U系列PLC是三菱公司推出的高性能、高性价比的微型PLC。
图3 机械手动作顺序基本过程图
机械手与注塑机是两台独立的设备，要它们进行相互协调地工作，就必须让它们进行通信，也就是它们相互之间的连锁信号。事实上各种注塑机与各种机械手的，连锁信号差异不大。而天行机械手与注塑机信号接线，具体以下如图4。
三、公司生产工作原理与分析
我司生产工艺流程详见以下图解分析：
图7 改造后机械手编程工艺（成品臂）图
原本注塑件上的品牌LOGO从最早的丝印工艺、烫金工艺以及发展到现在的镭雕激光工艺。我司注塑件需要机械手完成前后左右上下动作外需配合镭雕机完成激光镭雕工艺。我司为满足生产成品与日俱增的要求，逐步实现自动化生产。而实现自动化生产，需首要严格考虑缩短周期，高效率运行。
我司在进行机械手配合镭雕机的自动化改造过程中，我发现增加自动化改造后，生产1模产品的周期由原来的30s周期变更到60s-70s周期，需更改编程使之生产效率提高。减少副臂操作时间，减少周期，提高生产效率。成品臂（主臂）一次性完成产品的上升、下降、镭雕及吸放产品，无需主臂完成镭雕后，副臂再重复动作后才能镭雕，最后才出产品。因此本次PLC编程修改大大提高生产效率。
2）I／O（输入／输出）点的分配：本机械手为基本X、Y、Z三轴直线运行机械手，主要由X轴的横行、y轴的取出和z轴的升降等构成，结合STL指令要求，I／O分配如表1所示；
表2 I／O分配表
3）指令语言表
0 LD X000
1 OR M0
2 ANI X001
3 OUT M0
4 LD M0
5 AND X002
6 AND X003
7 SET Y000
8 SET Y006
9 LD X004
10 SET Y001
11 LD X005
12 SET Y002
13 LD X006
14 RST Y001
15 RST Y000
16 LD X007
17 SET Y003
18 RST Y006
19 LD X010
20 SET Y004
21 LD X011
22 RST Y004
23 LD X012
24 SET Y000
25 LD X004
26 OUT Y005
27 LD X013
28 RST Y000
29 LD X007
30 SET Y004
31 LD X014
32 SET Y000
33 RST Y004
34 LD X004
35 RST Y002
36 RST Y000
37 LD X007
38 SET Y005
39 LD X003
40 RST Y005
41 RST Y003
42 END
三、硬件改造
A）电源的改造：原控制器采用单片机系统，功率不够大，电磁阀是主要用电器。现改换PLC进行控制，PLC本身需24V直流供电。因此，将原有电源改换成大功率直流24V开关电源；
B）增加保护电路：电磁阀是一个感性负载，感性负载在断电时会产生比较大的感应电动势进而产生感应电流，易损坏PLC内部的继电器触点，所以对每个电磁阀都并联一个泄流二极管，以泄放感应电流，保护PLC内部继电器触点；
C）与注塑机的接口：本次选用的PLC输入为24V直流信号，理论上可以直接接收注塑机的信号。但为了防止注塑机的直流信号不够清晰，引起机械手的误动作，因而采用继电器中转注塑机的开模信号，以确保系统运行的可靠性。
D）我公司注塑机信号元件所使用的电磁阀为2位4通。
1）梯形图
结论
采用PLC控制对天行机械手工艺生产进行改造，其目的是：1）为了提高系统的可靠性，使设备在进行批量生产时能够尽可能的实现连续自动生产，减少人力维护；2）经过改造后，机械手与注塑机联动时故障，大大减少，长期生产后仅仅更换了两个避震头、一个保险丝管，而电器控制部分基本无故障，提高了生产效率，减轻了维护工作量。同时，通过编程电缆与计算机相连接，可以方便地编写和修改程序，系统运行时还可以直接在屏幕上监控PLC的工作状态。我司在进行机械手配合镭雕机的自动化改造过程中，我发现增加自动化改造后，生产1模产品的周期由原来的30s周期变更到60s-70s周期，需更改编程使之生产效率提高。
[致谢]
本次的设备电气改造采用plc的系统控制具有安全、稳定、可靠和灵活性，达到自动化、安全地生产为目的，使控制更加简单、操作更加方便、故障快速查明处理，为企业提供更好的生产效益。得到了公司的大力支持，感谢公司领导给予了我一个提升自己能力的一个机会。感谢公司给我一个学习的平台，对我的精心教诲。有许多不足之处，敬请多多指导，提出宝贵意见，以便在今后的工作中能把学到的知识应用到实处。从中收获了很多新的知识，在未来的道路希望得到更多的交流与帮助，谢谢！
参考文献：
（1）Mitsubishi Electric Corporation，FX2N series programmable con．trollers hardware manual[Z]．1999．
（2）Mitsubishi Electric CorIx~ration．FX一20P—E programming paneloperation manual[Zj．1992．
（3）廖常初主编．PLC基础及应用[M]．北京：机械工业出版社，2004．
（4）廖常初PLC梯形图的顺序控制没计法[J]电工技术杂志，2001，（11）～2001，（12）．
论文作者:黄梅兰
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/30
标签：机械手论文; 注塑机论文; 周期论文; 信号论文; 我司论文; 控制器论文; 工艺论文; 《建筑细部》2018年第27期论文;