徐思源　崔贞涛

摘 要：设计了一套基于智能仪表的柔性生产线自动压装系统。该系统的功能是机器人抓取流水线送过来的工件，搬运到压装工位进行压装。就其设计思想、工作原理、控制方案、程序设计等要点进行阐述。

关键词：PLC；柔性流水线；压装系统

中图分类号：TP216 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）21-0095-02

Abstract： A set of automatic press-mounting system for flexible production line based on intelligent instruments is designed. The function of the system is that the robot grabs the workpiece from the assembly line and carries it to the press-mounting station for press-mounting. The main points of its design idea， working principle， control scheme and program design are expounded in this paper.

Keywords： PLC； flexible assembly line； press-mounting system

随着社会对产品成本降低、产品质量提高、产品更替快速、产品制造周期缩短等需求日趋迫切，柔性制造系统制造产品的质量稳定性、生产节拍要求跟着不断提高。柔性流水线由整线控制管理工控机、现场设备管理plc、现场自动化加工设备组成。本文设计的基于力/位移监测智能仪表epw400的自动压装电控系统，根据压装的情况自动将压装不合格的工件剔除，保证产品的压装质量和提高整线节拍的要求，并可将检测数据发给整线控制管理工控机，用于追溯和统计计算。

1 系统组成与功能分析

设计基于智能仪表的自动压装系统结构原理图如图1所示。

机器人抓取系统主要由抓取工件的气爪、工件检测传感器、4轴机器人等组成。机器人空闲时停在流水线工位托盘上方，当流水线工件传送到工位，现场设备管理plc启动压装系统工作时，机器人抓取工件，将工件搬运到压装机中，然后抓取已完成工件返回至流水线托盘中，返回至空闲位，或将工件放入不合格箱中，由控制系统plc发送完成信号给现场设备管理plc。

压装机系统主要由两个气液增压缸、两个移动滑台（工件夹紧气缸、两个平移气缸、两个直线导轨）、到位检测开关等组成。当机器人搬运工件到压装机的一个移动滑台上，并抬起到安全位后，控制plc首先控制移动滑台带动工件移动到工作位置；然后启动气液增压缸和智能仪表epw400开始检测。最后，压装工作完成后，启动滑台返回到待转位，等待机器人抓取工件返回到流水线或放入不合格箱，压装机的一个工作循环全部完成。

压装机系统、机器人、流水线布局图如图2所示。

Epw400是力/位移监测智能仪表，可通过力、位移测量通道获取力传感器和位移传感器的测量值，数据记入内存并在界面显示力位移曲线。结果可与事前在epw400中设定的合格极限窗口值进行比较，判定工件加工的合格或不合格。记入的数据可通过以太网在整线控制管理工控机中读取。

Epw400界面显示如图3所示。

2 控制系统硬件设计

自动压装系统的控制框图如图4所示，硬件主要由omron cj2m型plc、机器人接口电路、滑台气缸的控制电磁阀及磁性开关、气液增力缸接口电路、epw400接口电路组成。

2.1 plc控制系统的工作要求

（1）与现场控制plc通讯，发送控制系统状态，接收控制指令。

（2）控制机器人搬运工件、滑台移动、增力缸动作和epw400检测。

（3）将不合格信号发送给现场控制plc。

（4）具有离线时，机器人、滑台、增力缸均可单独动作的功能。

（5）在线工作流程为：

流水线工件到位→机器人抓取工件→机器人到空闲滑台1正上方等待放入工件→机器人将工件放入空闲滑台1→机器人返回滑台1正上方→机器人移动到滑台2正上方，启动滑台1移动到气液增力缸中加工→机器人抓取滑台2已加工完工件→机器人返回滑台2正上方 机器人返回流水线工件位上方→机器人放置工件到流水线托盘上→机器人返回流水线工件位上方→向现场控制plc发送工作完成信号。

2.2 核心器件

控制plc采用omron cj2m-cpu33，具有以太网通讯接口

I/O输入模块采用omron cj1w-id261

I/O输出模块采用omron cj1w-oc211，直接驱动电磁阀。

2.3 传感器的选用

本系统中除气液增力缸的力和位移传感器外，其他均为开关量检测开关如气缸位置检测磁性开关，用于检测气缸处于收缩还是伸出状态，电感式接近开关用于检测机器人工件抓取是否到位。

3 控制系统软件设计

自动压装系统的在线流程是顺序控制。为了维护和检查机器人、滑台和气液增力缸等机械的配合情况，压装系统的手动模式采用单步顺序操作的方式，即按一下啟动按钮，压装系统执行一步，再次按下系统再执行一步，直到全部执行完成。

因此自动压装系统分为初始化程序，自动运行程序、手动单步运行程序、手动各部件单独执行程序、复位程序。

当现场管理plc发出停止运行时，自动压装系统机器人完成工件搬运、从压装系统取出工件、将工件放入流水线托盘中的工作后，回到空闲位置，等待下面的操作指令；压装机工作完成后，工件处在滑台空闲位等待抓取。

4 结束语

智能仪表检测应用于产品关键工艺的加工中，可有效保证工件加工的及时检测，发现不合格工件，通过机器人及时剔除，保证了加工的可靠性，上位机可通过不合格数据分析出工艺加工中的问题，为后期的质量提高提供帮助。该系统已成功应用于流水线上，结果表明性能稳定，效果很好，具有一定的推广应用价值。

参考文献：

[1]郭聚东，钱惠芬.柔性制造系统的优势及发展趋势[J].轻工机械，2004：4-5.

[2]唐晓红.plc在微细圆棒料自动分捡系统中的应用[J].煤矿机械，2006，27（2）：273-374.

[3]OMRON.SYSMAC CJ系列操作手册[Z].2010.

[4]席盛代.基于pc+plc工业控制系统的应用与发展趋势[J].工业控制计算机，2008，21（7）：7-10.

[5]于秀娜，张茜铭.基于PLC的装配流水线控制[J].科技创新与应用，2014（32）：104.

[6]甘梓坚.生产流水线电气控制系统的设计研究[J].科技创新与应用，2018（03）：107-108.