工件生产线自动分配监控系统的设计

1.系统组成及工作原理

自动分配生产线由上料装置、传送带、水平推杆、龙门机械手、PLC控制系统、气动回路以及配套的传感器等部分组成，如图10-1所示。

井式料架里的工件由上料装置依次推出，送至传送带上。开口朝下的工件在输送过程中由水平推杆推至回收工位，其余工件则继续传送至末端挡板处挡住。龙门机械手将黑色金属工件、白色金属工件、非金属工件分别依次平均分配给1#、2#、3#工位。

2.控制功能要求

自动分配生产线的PLC控制系统由PLC、触摸屏、变频器组成，PLC通过RS485通信对变频器进行监控，其监控的有关信号和数据通过触摸屏来实现，为提高自动分配生产线的真实性，其控制功能要求如下。

（1）上电

系统上电后，两层信号指示灯的红灯亮，各执行机构保持上电前状态。

图10-1 工件分配自动线结构简图

（2）工作模式

生产线有三种工作模式：原点回归、手动操作、自动运行。

（3）原点回归

紧急停机、故障停机或设备检修调整后，各执行机构可能不处于工作原点，系统上电后需进行原点回归操作。选择“原点回归”工作模式，按触摸屏的“原点回归”按钮，各执行机构返回原点位置（上料装置推料气缸活塞杆内缩；水平推杆气缸活塞杆内缩；龙门机械手的吸盘位于4#工位，垂直气缸活塞杆内缩）。

（4）手动操作

选择“手动操作”工作模式，可在触摸屏上分别对各执行机构的运动进行控制，便于设备的调试与检修。

（5）自动运行

1）选择“自动运行”工作模式，按触摸屏的“起动”按钮，系统检测上料装置、水平推杆、龙门机械手各执行机构的原点位置。原点位置满足则执行步骤2），不满足则系统自动停机，人机界面报警信息区显示“请原点回归后再起动”。

2）上料装置有工件则执行步骤3），若无工件则人机界面报警信息区显示“请放入工件”并等待10s。期间若有工件放入则继续执行步骤3）；若无，等待时间到则自动停机。

3）上料装置推出工件，传送带高速运行。开口朝下的工件经水平推杆推至回收工位，其余工件则继续向前传送，后经龙门机械手将黑色金属工件、白色金属工件、非金属工件依次、平均分配给1#、2#、3#工位，保证每个工位具有相同数量的黑色、白色金属工件和非金属工件。

4）井式料架中只要有工件，推料缸就自动依次推出下一个工件，生产线按工艺要求不停机运行。

5）生产线在处理完在线工件后，若上料装置内没有工件，则系统进入节能待机状态（传送带低速运行），同时人机界面报警信息区显示“请放入工件”。待机10s，期间若有工件放入则传送带自动转入高速运行，系统恢复至正常工作状态，否则10s后自动停机（注意：传送带电机的高、低速运行频率，节能待机时间均可通过触摸屏设定）。

6）自动运行过程中，按“停止”按钮，生产线在处理完已推出工件后自动停机。

7）自动运行过程中，两层信号指示灯的绿灯亮、红灯灭，停机状态时红灯亮、绿灯灭。(www.xing528.com)

（6）安全与保护

1）变频器因电机过载、过流、短路或输入电压过高等原因而保护停机时，自动线应立即停止运行，人机界面报警信息区显示“变频器故障”。

2）紧急或故障停机时，所有执行机构立即停止工作，若此时龙门机械手吸盘有工件，则均不允许跌落。

3）故障停机后，应关闭电源后处理完故障方可重新上电。

4）紧急或故障停机两层信号指示灯的红灯闪烁。

5）龙门机械手在工作过程中不得与设备或输送工件发生碰撞。

6）为保证工件的安全传送，传送带的最高运行频率不得超过45Hz。要求在触摸屏数值输入、变频器参数设置等环节采取可行的防误操作措施。

7）为降低难度和不产生误解，特提供如图10-2所示的PLC接线原理图供参考。

图10-2 PLC接线原理图

3.触摸屏监控界面功能要求

（1）用户界面组成

自动生产线的用户界面包括监控界面（如图10-3所示）和参数设定界面（如图10-4所示），系统上电后触摸屏自动进入监控界面。除“急停”外，其他所有控制操作均应在触摸屏上实现，不得使用设备操作面板上的按钮。

图10-3 监控界面

图10-4 参数设定界面

（2）用户界面功能

用户界面分为3大功能区，各功能区的要求如下：

1）信息栏。位于界面的上方，包括设备名称、报警信息显示区以及系统时钟显示区3部分。报警信息显示区根据系统的报警状态显示“请原点回归后再起动”、“请放入工件”、“变频器故障”、“紧急停机”等信息。

2）功能区。位于界面中间位置，用于放置各功能界面的功能控件。

3）界面切换按钮栏。位于界面的下方，放置界面切换按钮，用户按不同的切换按钮可进入不同的功能界面。