周亭亭，毛以芳

氣壓減振器六工位氣孔加工裝置控制系統(tǒng)研究

周亭亭，毛以芳

（成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610213）

本課題根據(jù)氣壓減振器公司要求，研究一套氣壓減振器六工位氣孔加工裝置。根據(jù)加工裝置功能的需要，選擇使用西門子公司的S7-200系列的PLC進(jìn)行研究控制，然后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件、軟件選型和程序編寫，通過實(shí)際工作調(diào)試，使控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，最后投入實(shí)際生產(chǎn)。

S7-200PLC；控制系統(tǒng)；調(diào)試

1 引言

目前國內(nèi)外汽車上使用最多的減振器是液壓減振器，它的加工制作的自動(dòng)化程度很高，但是價(jià)格比較昂貴。本課題研究一套氣壓減振器六工位氣孔加工裝置，該系統(tǒng)是PLC控制，通過硬件、軟件設(shè)計(jì)，連接電路。它的優(yōu)點(diǎn)在于縮短氣壓減振器的生產(chǎn)周期，提高作業(yè)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 氣壓減振器六工位氣孔加工裝置方案設(shè)計(jì)

六工位氣孔加工裝置的研究目的是加工氣壓減振器的進(jìn)出氣孔。模型如下：

圖1 三維模型

六工位氣孔加工裝置的工藝流程如圖：

圖2 流程圖

機(jī)械裝置由一個(gè)正六邊形支撐臺(tái)架和臺(tái)架上六個(gè)工架組成，完成減振器氣孔加工。減振器缸套穩(wěn)固在夾裝結(jié)構(gòu)上，然后進(jìn)行電焊焊接、銑刀銑削、鉆床鉸孔、螺紋加工，減振器缸套長度不一樣，缸套上面氣孔的位子，但是工序都是相同的，全部工藝流程是自動(dòng)化。都是由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)六個(gè)工位旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行單個(gè)工序工作。

3 硬件選型

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分是硬件設(shè)計(jì)，它也是做好控制系統(tǒng)的前提和保障[1]。

3.1 PLC的選擇

根據(jù)裝置需求，選用了西門子的S7-200系列PLC，CPU224 DC/DC/DC和EM22316I/16O模塊。實(shí)物圖如圖3所示：

圖3 S7-200CPU 224CPU+ EM223模塊

3.2 電磁閥和電磁開關(guān)的選擇

電磁閥在工業(yè)中起到調(diào)整速度、控制流量和改變方向等作用[2] 。裝配中的電磁開關(guān)的用處是檢測氣缸的位置。如圖4所示：

圖4 電磁開關(guān)

3.3 氣動(dòng)系統(tǒng)選定

本裝置氣缸有電磁開關(guān)，用來檢測和控制氣缸狀態(tài)[3]。由于本六工位氣孔加工裝置電機(jī)工作時(shí)的力和轉(zhuǎn)矩小，而且工作條件比較簡單，所以選擇氣動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)成裝置要求。

3.4 控制面板

本系統(tǒng)根據(jù)使用和運(yùn)行要求，選擇昆侖通態(tài)的MCGS嵌入式一體化觸摸屏——TPC7062TX文本顯示器，此觸摸屏畫面直觀，性能滿足要求。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 I/O元件及控制功能

氣壓減振器六工位氣孔加工裝置有5個(gè)氣缸，必須提供10個(gè)電磁開關(guān)來接收氣缸位置信息。此系統(tǒng)中有五個(gè)電機(jī)，需要七個(gè)輸出端口，3個(gè)檢測工件的位置，需要接近開關(guān)。功能表如圖5所示。

圖5 功能表

4.2 電氣原理圖

根據(jù)功能表，六工位氣孔加工裝置電氣原理圖如圖6所示。電機(jī)電路圖如圖7所示。

圖6 電氣原理圖

圖7 主電路

4.3 PLC程序流程圖

實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行之前進(jìn)行檢查，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)穩(wěn)定與否、氣管完好與否、電機(jī)能否啟動(dòng)等設(shè)備問題。啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行作業(yè)，缸套在夾取裝置上，自動(dòng)夾起缸套。工位工作依次電焊焊接、銑刀銑削、鉆床鉸孔、螺紋加工、拿下缸套，循環(huán)工作，完成氣壓減振器氣孔的加工。20s的停滯時(shí)間再進(jìn)行循環(huán)加工。

圖8 加工工序流程圖

4.4 PLC程序

本研究系統(tǒng)程序包括控制系統(tǒng)的啟動(dòng)停止、電機(jī)的啟動(dòng)停止等。

圖9 部分程序

4.5 觸摸屏面板設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)由觸控面板和控制器相連，接管觸控面板信息、處理信息、完成加工[4]。啟動(dòng)進(jìn)入控制桌面：

（1）通過觸摸屏對(duì)裝置進(jìn)行啟停、急停等操作；

（2）觸摸屏控制電磁閥，控制氣缸的位置和電機(jī)的工作情況。

5 調(diào)試

按下自動(dòng)按鈕，六工位氣孔加工裝置自動(dòng)工作。自動(dòng)運(yùn)行工作不加入缸套，調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤，空運(yùn)行。1號(hào)氣缸松開夾具，2號(hào)氣缸復(fù)位，放入工件，氣缸定位、夾取工件，凸焊電機(jī)焊凸點(diǎn)，打磨凸焊點(diǎn)，進(jìn)行鉆孔，攻絲，最后焊接。

根據(jù)實(shí)際情況，改正程序，滿足需求，最后投入實(shí)際生產(chǎn)。調(diào)試圖如圖10所示：

圖10 裝置調(diào)試

6 結(jié)論

依據(jù)氣壓減振器制造公司需求，研究一套氣壓減振器六工位氣孔加工裝置。根據(jù)加工裝置功能要求，選擇PLC控制，對(duì)裝置進(jìn)行硬件選型、軟件設(shè)計(jì)、程序編寫、實(shí)際調(diào)試、修改程序、驗(yàn)證程序，讓系統(tǒng)正常運(yùn)行，最后投入實(shí)際生產(chǎn)。

[1] 陳林.基于環(huán)境激勵(lì)的車輛系統(tǒng)工作模態(tài)試驗(yàn)分析[J].噪聲與振動(dòng)控制,2008.06.

[2] 楊曦.現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2008.

[3] 張新.減振器底閥自動(dòng)裝配機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D].遼寧工業(yè)大學(xué),2015.

[4] 王偉.鑲件給料機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué),2009 (S1).

Research of Six-position Blowhole Processing Control System for Pneumatic Shock Absorber

Zhou Tingting, Mao Yifang

( Chengdu Vocational and Technical College of Industry, Sichuan Chengdu 610213）

According to the requirements of pressure absorber company, a set of six position stoma processing equipment for pressure absorber is studied. According to the needs of the processing equipment, S7-200 PLC is selected for research and control, and then the hardware and software selection and programming of the control system are carried out. Through the actual work debugging, the control system can run normally and finally put into actual production.

S7-200PLC; Control system; Debugging

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.047

U466

B

1671-7988(2021)02-146-03

U466

B

1671-7988(2021)02-146-03

周亭亭，就職于成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院。