基于PLC控制的机器人铝合金车轮铸造系统.pdf

自动化 D Oh 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 0 7 基于P L C控制的机器人铝合金车轮铸造系统 刘 勇 连云港杰瑞模具技术有限公司，江苏连云港 2 2 2 0 0 6 摘要 对现有铸造铝合金车轮的单机生产改造为P L C 控制下的机器人生产，系统地论述了实现方法，确定了P L C 及输入， 输出接 口及相关电气回路， 降低了生产单位的制造成本，提高了经济效益。 关键词铝合金车轮；P L C ；机器人；铸造 中图分类号 T P 2 4 2 ． 2 文献标识码A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 40 40 0 2 20 3 Th e Ro b o t Ca s t i n g S y s t e m o f Al u mi n u m Al l o y W h e e l Ba s e d o n P LC Co n t r o l LI U Yo n g L i a n y u n g a n g J A R I E x t r u s i o n Mo u l d T e c h n o l o g y C o ． ，L t d ，L i a n y u n g a n g 2 2 2 0 0 6 ，C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n P L C a n d u s e r o b o t t o c a s t Mu mi n u m a l l o y wh e e l tha t c h a n g e t h e mo d e a wo r k e r o p e r a t e t h e c a s t i n g man i p u l a t o r ，t h i s p a pe r i n t r o d u c e s t h e me t h o d t h a t h a s b e e n i mp l e me n t e d， a n d a c c o r d i n g t o PL C an d t h e I ／ O p o r t s ， t o de s i g n t h e c i r c uit d i a g r a m．Th e i mp l i c a t i o n c a n r e d uc e c o s t o f p r o d u c t io n a n d i n c r e as e b e n e f i t o f e c o n o my ． Ke y wo r d s a l umi n u m a l l o y wh e e l ； PL C； r o b o t ； c as t i n g 0引言 车轮是汽车和摩托车的重要组成部分 ，承受 车体 自重和所承载的人和物体的重量。轻量化的 铝合金车轮，更能适应整车高速化、节能化、现 代化、高档次发展的需要n 。传统的铝合金车轮生 产采用人工 ，长时间的单一重复劳动引起 的疲劳 和误操作容易产生安全事故 ，而且人工在控制浇 铸量上的不精确会产 生能量损耗 ，引入机器人进 入铸造环节，可明显降低生产成本和工人的劳动 强度 ，提高生产效率。利用P L C的逻辑控制和网 络扩展，也可以将其后加工及处理结合起来，实 现生产的自动化，达到更好的社会效益和经济效 益。 1 铸造的方案设计 在进行系统改造前，人工铸造一般采用单机 模式 ，采用一人一机进行生产 。由于人工在控制 浇铸量时存在随意性 ，且随着劳动时间变长，疲 劳带来精神不集中，容易引起安全事故。在机器 收稿 日期 2 0 1 30 82 1 人介人生产时 ，可以实现一机多模下的生产 ，一 台机器人对多台油压机上的模具进行浇铸。 本案例为 1 台机器人对 4台浇铸机进行浇注 ， 涉及主要设备有浇铸机 、模具 、机器人及附加第 七轴伺服浇柄 、浇铸机操作控制盒等。如图 1 所 示 。 2 机器人伺服浇铸系统结构硬件 机器人伺服浇铸系统由六轴工业机器人 含 机器人控制柜 和附加第七轴伺服浇柄组成 ，根 据浇铸成型重量选择合适的机器人 和设计选用第 七轴伺服浇柄 。该系统在空间内将完成熔化的铝 合金从熔炉浇注到轮毂模具浇口的运动 ，完成浇 注过程。 2 ． 1 六轴工业机器人的主要特点 1 速度快，重复精度高； 2 I P 6 7 等级防护，环境适应性强； 3 耐热耐高温，可蒸汽清洗； 4 支持在线编程和离线编程。 自动 地进入金属熔液而造成部件损坏。 ④浇包更换快捷 伺服浇包采用凸台定位 ，浇包 的更换 只需拧 动 1 个螺栓即可更换。 3 基于P L C的机器人伺服浇铸的电气硬件 电气控制回路构成 P L C 、通讯模块、人机 界面。 选 用 三 菱F X 一 3 U 一 1 2 8 MR ／ E S A， 选 用 F X 一 2 N 一 1 6 C C L M作为C C L i n k 系统主站模块，对 P L C和机器人控制柜进行通讯。 3 ． 1 F X 3 U系列P L C简介 F X 3 U 系列P L C 是三菱公司最新开发的第三代 小型P L C系列产品，它是三菱公司目前小型P L C 中C P U 性能最高，并适用于网络控制的小型P L C 系列产品。F X 3 U系列P L C 采用了基本单元加扩展 的形 式 ，基 本 功能兼 容 了 F X 2 N系列 的全 部 功 能。具有速度快 、容量大 、功能强的特点口 。 F X 一 3 U 一 1 2 8 M R ／ E S A 具有6 4 点输人，6 4 点输出。 3 ． 2 C C L i n k 系统简介 C C L i n k C o n t r o l C o mm u n i c a t i o n L i n k 是连接 P L C 控制设备传感器驱动设备的现场总线网络的 简称[3】。C C L i n k 系统是通过使用专用的电缆将分 散的I ／ O 模块，特殊高功能模块等连接起来，并且 通过P L C的C P U 来控制这些相应模块的系统。 ①通过将每个模块分散到类似传送生产线和 机械等设备中去，能够实现整个系统的省配线。 ②通过使用类似I ／ O或者数字数据的O N ／ O F F 数据的模块，能够实现简单的高速的通信。 ③可以和其他厂商的不同的设备进行连接 ， 使得系统更具有灵活性。 3 ． 3人机界面 选用 WE I N V I E W公司生产的M T 6 0 7 0 i H型产 品，性能参数如下 大 小 7寸 1 6 9宽屏 ，6 5 5 3 6色 T F T L C D， 8 0 04 8 0 分辨率 ； 性能 4 0 0 MH z C P U，1 2 8 MB内存 ； 图3 系统电气控制回路 阻抗 下转 第4 4页 自动化 响应性能 。证 明对于滞后 、非线性 、变参数的转 速控制系统而言，滑模变结构控制效果优于传统 P I 控制。 参考文献 [ I ]中国纺织服装机械 网．工业缝 纫机 用电机 应用现 状 与 发 展 方 向[ E B ／ O L ]．h t t p ／ ／ w w w．f z f z j x ． c o rn． 2 0 1 2 0 2 1 3 ． [ 2 ]李国强，李辉 ，吴瀛拮． 基 于工业缝纫杌的P MS M控 制 系统 设 计 [ J ]．电力 电子技 术 ，2 0 1 2 1 1 93 94． [ 3 ]徐展鹏 ，孙云云，刘涵，等． 基于神经网络算法的工 缝机 节能 电动机控制 系统的设计 [ J ]． 纺织 学报 ， - - 十一 - ． - 4 - - ． 上接 第2 4页 2 01 1 1 2 1 2 8 1 3 3 ． [ 4 ]朱勇，冯开平． 无刷直流电机无位置传感器控制系统 仿真研究 [ J ]． 机电工程技术，2 0 1 3 7 1 9 2 3 ． [ 5 ]阮毅 ，陈伯 时． 电力拖 动 自动控 制 系统 第4版 [ M]． 北京机械工业出版社，2 0 1 0 ． [ 6 ]夏长亮． 无刷直流电机控制 系统第 l 版 [ M]． 北 京科学出版社，2 0 0 9 ． 第一作者简介邓正万，男，1 9 8 1 年生，江苏盐城人，硕 士研究生，工程师。研究领域电机控制技术。 编辑 阮毅 一 - - ’ 一- ● 一- - ’ 一- ● 一- 卜- ● 一 - 一 - ’ 一- ’ 一 - 卜- ’ 一- - 一 - 卜 接 口3 个 C O M接 口，1 个U S B 2 ． 0 接口，1 个 U S B 1 ． 1 接 口。 电气控制回路图如图3 所示。 4 操作流程 机器人具有的在线和离线编程功能 ，根据现 场实 际安装情况 ，进行在线示教操作 ，对机器人 图4浇铸流程 从熔 炉 内舀取 熔融状 态的铝合金流体到各 台浇铸 机浇 口位置进 行示教操作 ，保存路 径供 自动运行使用 ； 也 可 以 采 用 离 线 编 程，在软件内进行模 拟 ，将模拟路径导入 到 机 器 人 控 制 器 里 。 P L C根 据 设 定 的 程 序 ，结合接 口控制柜 上的人工操作信号 ， 对各台浇铸机进行浇 注。浇铸流程和接 口 控制柜如图4 和图 5 所 示。 5 结语 在 降低 成本 和 品 质 提 升 的 双 重 要 求 下 ，机器人 已经广泛地应用到工业企业 ，从事搬 运码垛、焊接、铸造等诸多领域 ，P L C 作为主要 图 5 接口控制柜 的控制部件 ，可靠性高 、丰富的I ／ O接 口及其 良 好的扩展性能 ，在 自动化行业发挥着巨大作用， 本文也通过P L C ，使得系统的后期持续改进能够 较好地延续 。 参考文献 [ 1 ]赵玉涛． 铝合金车轮制造技术 [ M]． 北京机械工业 出版 社 。2 0 0 5 ． [ 2 ]陈苏波，杨俊辉，陈伟欣，等． 三菱P L C快速入 门与 实例提 高 [ M]． 北京人民邮电出版社，2 0 0 8 ． [ 3 ]龚仲华，史建成，孙毅． 三菱F X ／ Q系列P L C应用技术 [ M]． 北京人民邮电出版社 ，2 0 0 6 ． 作者简介刘勇，男，1 9 8 3 年生，湖北宜昌人，大学本 科，工程师。研究领域机械设计及其 自动化。 编辑 阮毅