【正文】 特此在論文完成之際，對(duì) XXXXXX 老師的諄諄教悔表示崇高的敬意和衷心的感謝。 研究展望 手機(jī)電池貼標(biāo)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 高速、精密、智能和綠色是手機(jī)電池貼標(biāo)機(jī)發(fā)展的總趨勢(shì)，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。 PLC 控制程序主要是用來控制系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)作，主要根據(jù)傳感器來檢測系統(tǒng)機(jī)械動(dòng)作，并根據(jù)檢測的狀態(tài)來控制包括電磁閥通斷電、系統(tǒng)機(jī)械協(xié)調(diào)。命令傳輸?shù)母袷叫盘?hào)幀和命令響應(yīng)格式信號(hào)幀如圖 所示，其格式是以 CR分隔符號(hào)為結(jié)尾字符。在硬件連接方式三菱公司的 PLC 與 RS232 協(xié)議電平完全兼容，不需要另外設(shè)置電平轉(zhuǎn)換器。 RS232C 串行總線標(biāo)準(zhǔn)是由美國電子工業(yè)學(xué)會(huì)推薦的一直普及性異步通信總線標(biāo) 準(zhǔn)，原本為數(shù)據(jù)終段設(shè)備（ DTE）與 數(shù)據(jù)通信設(shè)備（ DCE）之間的一種物理接口標(biāo)準(zhǔn)用于電話網(wǎng)絡(luò)中。全雙工可以實(shí)現(xiàn)通信兩端同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸。 因此在開發(fā)控制系統(tǒng)的通信程序時(shí)為了考慮到成本和諸多因素，我們采用了第三種通信方式，這種通信方式簡單靈活、價(jià)格低廉。通常的做法是 PLC 接收到錯(cuò)誤信號(hào)以后進(jìn)行延時(shí)濾波處理。 PLC 上電以后， CPU 在系統(tǒng)程序的監(jiān)督下先進(jìn)行內(nèi)部處理，包括硬件初始化， I/O 模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等工作。 19 圖 PLC 總接線圖 本章小 結(jié) 本章主要對(duì)手機(jī)電池自動(dòng)貼標(biāo)機(jī) 控制系統(tǒng)的選型和硬件設(shè)計(jì)，并根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)合理的位置伺服系統(tǒng)。 圖 輸入部分電路圖 (2)輸出部分介紹 如圖 3. 8 所示， PLC 的輸出部分主要是通過控制接觸器的通斷來控制電機(jī)等的運(yùn)行情況。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)中需要多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 24V 電源模塊開關(guān)電源 為系統(tǒng)中的 A/D 模塊為電磁閥提供 24VDC 電壓。 （ 4）電氣控制柜應(yīng)該遠(yuǎn)離電磁干擾比較嚴(yán)重的地方，比如大功率用電器、供電變壓器等器件， PLC 應(yīng)該避免在潮濕、腐蝕、有機(jī)械振動(dòng)的地方。 FX2N32MRE/UL 系列 PLC 位置控制輸出脈沖單元分別為 500～503，占用 4 個(gè)輸出點(diǎn)。 下位機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置 下位機(jī)控制硬件配置要求 下位機(jī)控制系統(tǒng)的主要用來對(duì)貼標(biāo)的機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行控制，主要包括電池升降位置伺服系統(tǒng)、搬送電池的機(jī)械手動(dòng)作控制、真空吸附氣缸吸附標(biāo)簽的動(dòng)作控制、貼標(biāo)氣缸的對(duì)電池的貼標(biāo)控制，下位機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)必須滿足以下 幾個(gè)方面的要求： （ 1）實(shí)現(xiàn)電池貼標(biāo)系統(tǒng)的高精度位置伺服系統(tǒng)，電池位置伺服系統(tǒng)每次搬送的距離為 10mm； （ 2）氣動(dòng)機(jī)械手搬送電池必須每次準(zhǔn)確的夾緊電池，然后搬送到貼標(biāo)位置，貼標(biāo)完畢以后準(zhǔn)確的放回； 11 （ 3）下位機(jī)控制系統(tǒng)必須有對(duì)機(jī)器良好的可操作性，必須輸入開關(guān)來控制設(shè)備。 （ 3）該系列 PLC 帶有 USB 編程口，與上位機(jī)進(jìn)行串口通信調(diào)試時(shí)不會(huì)占 10 用串口，可以在編程軟件中可以很方便的看到相關(guān)數(shù)據(jù)寄存器里面上位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)。 FX2N32MRE/UL 系列 PLC 系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。它能夠較好的解決工業(yè)控制普遍關(guān)心的 可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、靈活、經(jīng)濟(jì)等問題。形成九十度的直角，對(duì)吸標(biāo)板上的標(biāo)簽進(jìn)行 精確校正，出標(biāo)工序完成。機(jī)械上的固定裝置將電池之間分開一個(gè)固定的距離，并推動(dòng)箱子沿傳送帶的方向前進(jìn)，貼標(biāo)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)貼標(biāo)輪，和一個(gè)卷軸。 （ 2）要求所有動(dòng)作自動(dòng) 運(yùn)行，無須人工參與，通過控制系統(tǒng)完成所有動(dòng)作協(xié)調(diào)和連續(xù)執(zhí)行。 本課題研究內(nèi)容 現(xiàn)代市場上可以直接購買的貼標(biāo)機(jī)雖然種類繁多，但是不僅價(jià)格昂貴，而且只是適應(yīng)某些產(chǎn)品的貼標(biāo)要求，貼標(biāo)的通用性不強(qiáng)。一般的 PLC 都有上百點(diǎn)內(nèi)部輔助繼電器甚至更多，而且還有多種專用的內(nèi)部電器，足可以應(yīng)付一般的控制要求但唯一需要做的就是對(duì) PLC 進(jìn)行編程。后者簡便易學(xué)，現(xiàn)場就可以開發(fā)調(diào)試。單片機(jī)與 PLC 的比較：在很大程度上，單片機(jī)是專一為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。由于 PLC 的定時(shí)是對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，所以如果是對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就成為計(jì)數(shù)器。一次動(dòng)作一般為數(shù)十毫秒 。 貼標(biāo)機(jī)作為包裝生產(chǎn)線的一個(gè)重要組成部分，直接影響到包裝質(zhì)量，因此要努力提高貼標(biāo)質(zhì)量，根據(jù)貼標(biāo)要求從設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試等方面綜合考慮，以較低的成本滿足貼標(biāo)機(jī)的功能要求。 (3)“擦貼法” (或“刷貼法” ) 第三種貼標(biāo)方法稱為同步貼標(biāo)法，也可稱作“擦貼法”、“刷貼法”或“接觸 2 粘貼法”。 目前，主要的自動(dòng)貼標(biāo)技術(shù)有三種 [1]： (1)“吸貼法” (或“氣吸法” ) 這是最常用的貼標(biāo)技術(shù)。s market place is accepted. This paper research and development and a high degree of automation, simple structure, reliable operation of the cell phone battery to be automatic labeling machine has important practical value. Based on the research and development of the automatic labeling machines as the goal, the main pleted work: 1. The labeling process on the wafer to do indepth studies, pleted the labelingmachine control system design, application of keyence’s FX2N32MRE/UL Series PLC to achieveelectrical design and control procedures can be achieved. 2. In order to achieve high precision performance labeling machine, the paper improved the ordinary twophase hybrid stepping motor of the closedloop control method. 3． Draw circuit connection diagram, writing PLC control procedures. Key words: automatic labeling machines, programmable controller, serial 1 第 1 章 緒論 貼標(biāo)機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 早在上世紀(jì) 70 年代，歐美等發(fā)達(dá)國家就開始應(yīng)用標(biāo)簽來管理產(chǎn)品。完成了貼標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分析了手機(jī)電池貼標(biāo)機(jī)的工作過程，完成了主電路圖的設(shè)計(jì)，繪制了 PLC 總接線圖，步進(jìn)電機(jī)控制線路圖，系統(tǒng)控制的總梯形圖，工作量適當(dāng)，但總的設(shè)計(jì)不夠完善，考慮到該同學(xué)態(tài)度積極，并完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，最終基本達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和要求。根據(jù)系統(tǒng) 的工作條件，貼標(biāo) 機(jī)的動(dòng)作，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主電路，畫出系統(tǒng)的主電路圖。 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 手機(jī)電池包裝機(jī)控制部分設(shè)計(jì) 學(xué) 院： XXXXXX 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： XXXXXX 姓 名： XXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXX 完成日期： 2020530 XXXXXX 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 手機(jī)電池包裝機(jī)控制部分設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： XXXXXX 姓名： XXXXXX 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 據(jù)貼標(biāo)機(jī)的加工工序、工藝路線和工位參數(shù)，對(duì)貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)作了功能性分析。根據(jù) PLC 輸入輸出信號(hào)地址的 分配，畫出 PLC 的總接線圖。 同意其參加答辯，建議該論文評(píng)定為及格。標(biāo)簽技術(shù)是利用標(biāo)簽上的產(chǎn)品的重要信息。當(dāng)標(biāo)簽紙離開傳送帶后，分布到真空墊上，真空墊連接到一個(gè)機(jī)械裝置的末端。在貼標(biāo)時(shí)，當(dāng)標(biāo)簽的前緣部分粘附到包裝上后，產(chǎn)品就馬上帶 走標(biāo)簽。 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較 繼電器控制是采用硬接線邏輯，利 用繼電器觸點(diǎn)的串、并聯(lián)及時(shí)間繼電器的延遲動(dòng)作來組成控制邏輯，其缺點(diǎn)是一個(gè)系統(tǒng)一但確定就很難輕易再改動(dòng)。對(duì)于復(fù)雜的控制，使用的繼電器越多，反應(yīng)就越慢?，F(xiàn)代的 PLC 一般都具有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器功能。因此，它具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。 單片機(jī)控制系統(tǒng)僅適用于較簡單的自動(dòng)化項(xiàng)日。事實(shí)上 PLC 用 4 于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性的，然我們不能忽視了 PLC 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是其運(yùn)行速度及可靠性和壽命遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講， PLC最適合于需要大量中間繼電器的場合。 貼標(biāo)機(jī)大多針對(duì)產(chǎn)品的商標(biāo)貼標(biāo)，都是將標(biāo)簽直接貼在產(chǎn)品或者包裝件上，因此沒有上位機(jī)參與管理。 （ 3）有良好的人機(jī)交互式界面，通過上位機(jī)的監(jiān)控界面可以對(duì)設(shè)備的良好的操作，如對(duì)通過計(jì)算機(jī)可以對(duì)設(shè)備的單步和連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)輪間歇性地拖動(dòng)標(biāo)簽帶運(yùn)動(dòng)，標(biāo)簽帶從卷軸中被拉出，同時(shí)經(jīng)過貼標(biāo)輪貼標(biāo)輪會(huì)將標(biāo)簽帶壓在電池上。 推料氣缸推動(dòng)電池至電池豎截面限位位置，前糾正氣缸推出，對(duì)電池進(jìn)行精 7 密定位，移載馬達(dá)帶動(dòng)第一吸頭至電池定位位置，下移并吸住電池，前糾正氣缸退出，第一吸頭提起電池移至標(biāo)簽位置并落下，頂滾位抬起 ，手機(jī)電池貼標(biāo)機(jī) .粘附標(biāo)簽的電池隨第一吸頭后移，至頂滾位滾壓，趕出氣泡并抬起后移至側(cè)滾位，吸標(biāo)裝置回至原點(diǎn)，并準(zhǔn)備下一流程，側(cè)滾前出，第一吸頭下壓，使側(cè)面標(biāo)簽隨側(cè)滾滾動(dòng)定位，側(cè)位夾緊氣缸夾緊電池，側(cè)滾后退，第一吸頭放下電池，提起，移至下一工作位置，側(cè)滾前推，滾壓電池側(cè)面標(biāo)簽，后移，第二吸頭前移至側(cè) 滾位，下移并吸住電池，側(cè)位夾松開，第二吸頭提起電池至雙側(cè)滾位，雙側(cè)滾同步前出，第二吸頭下落，電池通過雙側(cè)滾的平衡張力完成電池雙肩部位的貼標(biāo)，同時(shí)下移至前后夾緊位，前后夾夾緊電池，雙側(cè)滾后退，第二吸頭放下電池抬起，雙側(cè)滾按設(shè)定程序前滾 后退 后滾 后退，完成標(biāo)簽結(jié)合處貼標(biāo)，第二吸頭前移至下一工作位，第三吸頭前移至雙側(cè)滾位，下落并吸起電池，前后夾松開，第三吸頭抬起并后移至出料口放下電池，貼標(biāo)工序完成。 可編程控制器采用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU、存取器、輸入輸出模塊、通訊接口及模塊、編程器和電源 6 個(gè)部分。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由成系統(tǒng)的 CPU 模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。 伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)和絲 杠選型 在電池位置伺服系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠的選型關(guān)系到電池每次搬送的位置精度，伺服系統(tǒng)的精度和抗擾動(dòng)性是衡量系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的電池貼標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖如圖 所示，通過各種開關(guān)量的傳感器將設(shè)備工作的各種狀態(tài)輸入給本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng) PLC 輸入輸出配置硬件框圖如圖 所示，各種位置傳感器將設(shè)備的狀態(tài)，如氣缸的位置、電池的位置等傳給 PLC 進(jìn) 行處理，由 CPU 做各種運(yùn)算處理來，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)的位置采用 502 和 503 輸出脈沖分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，光電編碼器將步進(jìn)電機(jī)的位置脈沖數(shù)給 PLC 的高速計(jì)數(shù)器CTC0 計(jì)數(shù)來檢測步進(jìn)電機(jī)的位置。 由于設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)的不同，上位機(jī)的相關(guān)器件的選型在本文就不具體涉及了。 圖 電源進(jìn)線主電路圖