简介:关于设备机构方面的论文题目、论文提纲、设备机构论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
李 攀 昌希武 颜高彦
（东莞宏威数码机械有限公司,广东 东莞 523080）
摘 要：文章基于太阳能行业,分析了太阳能电池生产过程中使用的上片机设备,类推到基板上片系统,详细介绍了基板上片的机械设计、电气设计到控制软件的设计等,提供了一种使用精密机械、PLC（可编程序逻辑控制器）、伺服系统的基板上片机系统,给出了上片机机械侧视图、电气控制流程图.
关键词：基板；自动控制；传输；反馈；伺服系统
中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0064-02
在工业自动化生产当中,玻璃行业、钣金行业、建材行业、印刷行业等需要对来料基板进行加工.在加工行业,都需要对基板进行上载、运输等,也就是基板上片机.
在经历了机械式、继电器式、半自动化的过程以及行业设备效率低、无视觉化、高耗能、高故障、高危险的现状,基板搬运需要更高的自动化、高效率、人性化.在工业自动化的大趋势下,越来越低的设备成本,同样是企业的利润空间.本文提出了一种使用精密机械、PLC（可编程序逻辑控制器）、伺服系统的基板上片机机电一体化控制系统.
1. 整体结构分析
基板上片机由三部分组成：如图1基板上片机的侧视图所示,从右到左依次由自动上片机构、上片后传输机构两部分组成.
自动上片机构：采用焊接机架,稳定性高.运动部分采用链条带动,高寿命轴承固定承载.
抓取机构采用机械手臂和吸盘机构,代替以前设备中普遍的老式气动结构,实现玻璃自动取放.通过小型真空泵提供真空,给机械手臂的吸盘提供真空,实现抓取.自动上片机构下部为上料台,有外部叉车直接送入,内部设有机械卡位,外部叉车可以直接把玻璃堆料送入指定位置.
上片传输后传输机构：采用铝型材机架,节约材料.直线传输机构采用不锈钢辊轴加PP材料滚轮,由链条带动,两端采用精密轴承固定.从图1中可以看出：该机械设计采用了双边模块化、左右对中的设计,便于设备准确工位对接,实现快速调校.整个控制平台具有运行平稳的特点,采用伺服驱动器和伺服电机搭配组成伺服控制系统,由伺服电机带动链条运动,实现更精准的位置控制和实时位置反馈,进而实现抓取机构的准确定位,生产效率高.
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2. 电气执行单元
基板上片机电气核心控制部分,基于工业巨头德国西门子PLC（Programmable Logic Controller,即可编程逻辑控制器）和HMI（Human Machine Interface,即人机界面）.
从图2可以看出,基板上片机的电路系统：电网AC380V,PE+N通过主断路器QF2供电,由主接触器KM1和紧急停按钮EMERGENCY STOP进行上电控制,由GS1提供系统DC24V电源,QF3防止GS1过流,QF4防止直流DC24V过流.安全控制部分采用了西门子漏电保护开关、双常闭门开关、报警器等安全保护（图上未显示）.
从图2可以看出,基板上片机的三段组成如下：
自动上片机构电气控制包含：断路器QF5,伺服控制器AD01,上下运动电机M1；断路器QF6,伺服控制器AD02,传输电机M2；断路器QF7,伺服控制器AD03,传输电机M3.
上片后传输机构电气控制包含：断路器QF8,伺服控制器AD04,传输电机M4.段控制都采用了伺服控制系统,闭环数据采集.
3. PLC与HMI控制系统
系统主要采用现场总线PROFIBUS为通讯协议,全集成自动化控制.HIM为客户提供参数修改和系统信息显示的操作界面.而PLC与驱动器1、驱动器2、驱动器3、驱动器4,采用现场总线PROFIBUS进行通讯,实现PLC与设备之间的数据交换.控制系统PLC通过PROFIBUS总线通讯给驱动器发送控制指令,由驱动器控制电机动作,同时PLC通过PROFIBUS总线通讯收集驱动器的运行状态,反馈给PLC进行处理和运算.各个电气元件运行状态通过HMI显示,通过HMI设置参数.具体的控制流程如图3所示：
基板上片机开启后,首先准备原材料,设定基板材料工艺参数.然后设备自动检测当前设备状态,进行初始化（各个执行元件找到起始位置）.初始化完成,基板上片机电机M1执行取片动作.取片完成后,自动上片机电机M2、M3启动传出基板给上片后传输机构.然后上片后传输机构的电机M4接收到基板,上片后传输机构电机M4接收完成后,接着与后续联机工位进行对接.最后设备判断原材料基板是否用完,没有用完继续返回上片机构取片,否则结束,如此循环下去.如果中间设备有异常,设备将通过报警灯、HMI等提醒,显示信息给操作者,方便
维护.
4. 系统安全与可视化故障处理
系统设计符合电气安全设计要求,具有自动检测电网电压、漏电保护、过载、过流、过热保护.稳定的接地和屏蔽设计,降低外部设备对本机的干扰,更好地保证信号采集、数据采集、总线通讯等顺利稳定地传输.设备玻璃门、关键论文范文位加装了双重安全常闭开关、安全光幕,防止设备在迅速动作时,有人员的闯入,保障安全.
可视化的操作界面方便故障的快速诊断.针对每一个控制单元,系统HMI触摸屏都增加了可视化界面.操作人员可打开自动上片机的HMI的报警页面,查看具体的报警信息.根据报警信息的提示,准确找到故障位置.可视化的操作界面,方便故障的快速诊断,故障信息可以根据实际需要进行存储,方便设备人员查看跟踪设备问题.故障代码是用数字编排的特制信息.利用自行设置的存储位置,可与本地U盘连接,存储不同格式.支持多种存储格式,例如.TXT、.xls等等.
5. 结语
本文基于基板上片机的需求,研究出一种新的通用型基板上片机机电一体化控制系统,在这类新型机电一体化控制系统中,以新的基板上片机构为基础,为实现高精度轨迹控制奠定信息基础.通过对运动部件进行位置闭环控制、速度闭环控制,采用开放的设计界面和软件设计,既有效提高了设备的精度,保证了上片机的可靠稳定工作,降低维护周期,降低普通设备的检修频繁性,彻底排除了传动误差对运动轨迹精度的影响,有效保证了实际轨迹与希望轨迹的一致性.在此基础上,通过信息化误差校正,有效提高了检测装置的精度.从而使基板上片机全天候24小时运行,因此可以获得较好的成本控制.
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作者简介：李攀（1987—）,男,河南民权人,东莞宏威数码机械有限公司工程师,研究方向：（光盘、太阳能）机电一体化系统设备.
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