【正文】 ing and control system architecture which consists of a RS485 bus, a personal puter (PC) and several selfdesigned PIC control modules being include measurement and driving circuits, and the PC plays the role of master controller and the PIC control modules play the roles of slave controllers. Besides, the developed software include the monitoring and control program in PC designed by using LabVIEW package and the control, measurement and munication programs in the PIC modules. The experiments approve that the developed system not only can functionally approach the automation in assembly and measurement, but also can successfully transmitte measured datum to PC and save them as the usage of product resume. Furthermore, the measurement function can implement force sustain test on electrical terminal and electrical characteristic measurement for the Carused electromagic relay. Keywords: Carused electromagic relay 。汽車零件制造商積極且急欲將車用繼電器產(chǎn)線自動化，藉此向客戶證明制程能力，并于短時間內(nèi)提升自動化生產(chǎn)程度，滿足客戶產(chǎn)能需求。 (3)釋放電壓 (Release voltage)：可使繼電器線圈失磁作動最高電壓。有關國內(nèi)外車用繼電器相關研究，文獻 [13] 研究車用電磁繼電器機械及電器特性規(guī)格，文中并未對繼電器線圈阻值數(shù)據(jù)量測，也無繼電器裝配的功能。 第六章 結(jié)論與未來展望 此章節(jié)內(nèi)容將實驗結(jié)果做總結(jié)，并說明未來可深加研究的方向。第一站加工動作流程如圖 8 所示。當?shù)谌旧仙w好繼電器半成品轉(zhuǎn)至這加工站時，側(cè)壓缸延 y+方向伸出，進行外蓋側(cè)壓加工動作。五、六站檢測的方法請參閱章節(jié) 。在不良品分類中，以最先檢測出的不良品種類為第一不良品種類。 25 圖 21 第十站機構(gòu)設計圖 26 圖 22 第 十站加工動作流程圖 第三章 計算機量測與控制系統(tǒng)硬件設計 此車用電磁繼電器自動化裝配及檢測計算機量測與控制系統(tǒng)，依據(jù)車廠制造商在量測上電氣規(guī)格量測需求，必須具備下列性能： 27 (1)可檢測繼電器線圈驅(qū)動電壓為 DC24V/12V。 表 2 PLC 與 PIC 控制器比較 控制器 PLC PIC 通訊時間 1 Sec ? 成本 高 低 在硬件上，此計算機量測與控制系統(tǒng)是由傳感器 (磁簧開關、近接開關及線性位移傳感器 )、致動器 (氣壓缸、及直流馬達 )、自行設計的量測探針頭、自行研制的 PIC 控制模塊 (包含 CPU 模塊、 I/O 模塊、繼電器端子撞擊測試電路、接點阻值檢測電路、線圈阻值檢測電路、直流馬達控制電路 )、 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器以及一臺個人計算機 (PC)組成。CPU 模塊主要是由 PIC16F877 及其重置電路與石英振蕩電路、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈及雙向差動總線通訊電路 (75176)，電路圖如圖 28 所示。其優(yōu)點為取得方便，但缺點為只能作單點傳輸 (即一對一控制 )，及傳輸距離受限 (RS232 只能作到 15 公尺 )。當控制腳 (RB4)為高態(tài)時， SN75176 處于發(fā)送狀態(tài)， SN75176D 腳接收 PIC (TXD 腳 )送來串行數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)為差動 (平衡 )式訊號由 A、 B 腳送至 RS485 BUS，即將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為差動 (平衡 )式訊號；當控制腳 (RB4)為低態(tài)時， SN75176 處于接收狀態(tài)，由 A、 B腳接收到差動 (平衡 )式訊號，轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)由 R 腳送至 PIC(RXD 腳 )，即將差動 (平衡 )式訊號轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)。詳細量測方法請參閱章節(jié) 、 。 5132(1 )VgainRRA RR???? ? ? ???? () 1 .2 5 ( ) 0 .5 ( )2 .5 ( )VIA??? () 35 圖 34 接點阻值檢測電路 36 圖 35 儀 表放大電路 線圈阻值檢測電路 線圈阻值檢測電路如圖 36 所示，其設計原理采用分壓定理，設待測 RELAY 線圈阻值為 LR ，串聯(lián)一顆電阻 R 2 ，由 PIC RA 端口 AD 通道 (AN3)檢測 2R 端的電壓值 1V ，如 (4)式。 38 圖 37 分度盤直流馬達控制電路 39 第四章 計 算機量測與控制系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)軟件部分以 設計人機接口及量測與控制程序，參閱 圖控程序應用 [16]進行程序編撰， LabVIEW 虛擬儀控理念應用廣泛，程序設計快速，提供使用者快速建構(gòu)一個系統(tǒng)。反檢測結(jié)果為不良品，則對第三站下達區(qū)域命令 0011 1001，執(zhí)行動作為命令該站暫停加工一次。第二 Byte 表示電磁閥的狀態(tài)， bit0~bit4 分別表示該站電磁閥的狀態(tài)， 0 表示該電磁閥 ON， 1 表示該電磁閥 OFF。 46 圖 43 LabVIEW 人機接口 (系統(tǒng)初始設定 ) 圖 44 LabVIEW 人機接口 (手動控制 ) 47 圖 45 LabVIEW 人機接口 (自動控制 ) PIC 控制模組量測方法 PIC 程序設計參閱 PIC 單芯片學習秘籍 (以 PIC16F877 為例 )[17]進行編撰，系統(tǒng)中各工作站運作等順序控制均由 PIC 控制模塊來負責，各個量測項目也由 PIC 控制模塊量測，再將量測的值傳回 PC 端監(jiān)控程序，由監(jiān)控程序判別量測結(jié)果是否為良品，以下將說明各量測流程及方法。藉由加于繼電器線圈的電壓由大至小漸減，直到繼電器線圈失磁，即停止增加電壓，此時的電壓值即判定為釋放電壓。圖 51 為此量測項目程序流程圖。 54 圖 53 接點阻值量測程序流程圖 線圈阻值量測 繼電器線圈阻值是指量測繼電器線圈兩端阻值。 為了驗證此監(jiān)控系統(tǒng)量測數(shù)據(jù)，在常溫 (25℃ )環(huán)境下，進行對造組數(shù)據(jù)的量測。其手動量測波形如圖 60、 61 所示，圖中黃色線段為 CH1 檢測 NO 接點電壓變化，藍色線段為 CH2 檢測 NC 接點變化。表 21~表 27 中顯示 1S 值皆很小，顯示本量測系統(tǒng)重復性很高，其 1S 值也很小，顯示本量測系統(tǒng)量測精確度集中散布于對 69 照組電路所作量 測值鄰近，又表中 1M 及 2M 誤差值也很小，顯示本量測系統(tǒng)量測平均值與對照組電路所作量測平均值甚為接近。如量測出的數(shù)據(jù)有良好的重復性，亦量測出的數(shù)據(jù)接近于主值，則系統(tǒng)量測出的數(shù)據(jù)夠精確。LabVIEW 人機接口如圖 57 所示，此時程序可控制每次升、降壓的刻度為 ，亦可調(diào)整其升、降壓速度 (0~1000ms)，本對照方法采用每 量測，此量測速度符合繼電器良品數(shù)據(jù)檢測，其量測 波形如圖 58 所示，圖中黃色線段為電壓變化曲線，藍色線段為電流變化曲線。其量測方塊圖如圖 54 所示。在軟件設計上為利用 A/D 模塊量測壓降再將所量測數(shù)據(jù)除以已知定電流 即可得到接點阻值。 圖 48 啟動 /釋放電壓量測方塊圖 50 圖 49 啟動 /釋放電壓量測程序流程圖 啟動 //釋放時間量測 繼電器啟動時間是指繼電器線圈激磁至第一次接點閉合的時間，此時的時間即判定為啟動時間，釋放時間是指繼電器線圈失磁至第一次接點斷 開的時間，此 51 時的時間即判定為釋放時間。由此可判斷，量測到的電壓值 如果大于臨界電壓值，即判定為繼電器端子陷入不良品。 聯(lián)機成功后 ， 用戶選擇控制模式 (手動或自動 )，在手動控制模式下，用戶可由人機接口控制面板 (Control panel)對各站進行手動控制，單獨控制各站氣壓缸，并手動監(jiān)控每站動作是否正常。全部 PIC 控制模塊接收到 C3 命令，系統(tǒng)為手動控制模式、收到 C4 命令，系統(tǒng)為自動控制模式、收到 C5 命令系統(tǒng)進入讀取模式，用已對各站進行系統(tǒng) 40 狀態(tài)及數(shù)據(jù)的讀取、收到 C6 命令則系統(tǒng)回到寫入模式。 通訊協(xié)議 此系統(tǒng)各加工站分別各自獨立由一個 PIC 控制模塊控制，每一加工站的 PIC 控制模塊設有一個標識符 (ID)值，如表 5 所示。直流馬達控制電路如圖 37 所示，由輸出點電路控制 RELAY1 和 RELAY2(RELAY1 控制馬達的啟動及停止， RELAY2 控制馬達高速或低速運轉(zhuǎn) )，直流馬達的輸入電壓是由可變電阻產(chǎn)生的分壓提供，由 I、 F控制 ON/OFF，當 I、 F兩端短路時， A+、 A輸出 電壓會瞬時截止，直流馬達則停止轉(zhuǎn)動。 PIC RA 端口 AD 通道 (AN0、 AN1)檢測其電壓值，并由 PIC 微控制器內(nèi)建的 A/D 模塊將偵測到的模擬訊號轉(zhuǎn)為數(shù)字訊號傳給主控端，由主控端將此數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬電壓，再由其模擬電壓反推回接點阻值，由此判定是否為良品規(guī)格，電路設計如圖 335所示。詳細量測方法請參閱章節(jié) 431。 本系統(tǒng)是以 PC 端為主控端，而 PIC 微控制器為區(qū)域控制端。 I/O 模塊輸入點電路如圖 29 所示，當 SENSOR(例如磁簧開關 )ON 時， Q1 電晶體導通，PIC RA 埠輸入腳為低電位 (0V)；當 SENSOR(磁簧開關 )OFF 時， Q1 晶體管不導通，RA埠輸入腳為高電位 (+5V)，由 PIC 判斷輸入腳位邏輯電位高低，可以得知磁簧開關有無感應，以達到輸入信號的感測。 PIC 控制模塊 (ID=11)控制驅(qū)動直流馬達分度盤旋轉(zhuǎn)一個分度，令繼電器繼續(xù)其下一加工站制程。 分布式監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本文主要目的在于為車用電磁繼電器裝配及檢測自動化設備設計計算機量測與控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的加工需全部加工站同時進行加工，單獨靠一個控制器無法達成，因此本系統(tǒng)采用分布式監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設計其硬件架構(gòu)，其硬件架構(gòu)如圖所示。 圖 19 第九站機構(gòu)設計圖 24 圖 20 第九站加工動作流程圖 第十站：良品雷射標印及出料 第十站功能為執(zhí)行良品雷射標印及成品出料。量測完畢，量測缸縮回原點，等待下次量測。撞擊時，治具上方設有擋塊，以至于繼電器不會因為撞擊而彈離治具。 14 圖 9 第二站機構(gòu)設計圖 第三站：外蓋進料與自動上蓋 第三站主要功能為外蓋進料與自動上蓋，其設計機構(gòu)有外蓋進料坡道及上蓋夾頭治具，其機構(gòu)及致動器如圖 10 所示。分度盤每一分割構(gòu)成一加工站，每一個加工站設計其量測、裝配及檢測治具，裝配及檢測再由氣壓缸帶動完成加工，一共分成 10 個加工站。 第二章 產(chǎn)線加工站配置與各站動作流程 此章節(jié)介紹系統(tǒng)各站加工配置，各加工站功能說明及其動作流程。 (7)線圈電阻：電磁線圈二端的電阻值。 6 圖 1 車用繼電器組立裝配流程圖 因此，本研究主要目的研制「車用電磁繼電器檢測及裝配自動化系統(tǒng)」監(jiān)控系統(tǒng)，整合車用繼電器后段制程產(chǎn)線，達成繼電器半成品 3 自動進料、自動上蓋、端子壓力測試、電器特性量測 、不良品自動分類、良品雷射標印及出料、量測數(shù)據(jù)存盤后段制程生產(chǎn)自動化。Pin force test III 目 錄 摘 要 ................................................... I Abstract ................................................... II 第 1 章 緒論 ................................................. 5 前言 ....................................................... 5 研究動機與目的 ..........................................