【正文】 目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了手機電池貼標(biāo)機產(chǎn)業(yè)化進程，而中國從20世紀(jì)90年代末開始起步，仍處于發(fā)展階段。4. 對控制系統(tǒng)下位機程序開發(fā)環(huán)境進行了介紹，并結(jié)合系統(tǒng)中的回零程序和急停處理程序闡述了下位機程序的開發(fā)過程；針對系統(tǒng)多控制卡的特點，提出了利用控制卡中斷功能來實現(xiàn)多卡之間的協(xié)調(diào)，提高了系統(tǒng)的效率。為了配合上位機與下位機PLC各動作上的時序配合，必須發(fā)送事先規(guī)定好用戶的通信協(xié)議。（3）計算機端收到設(shè)備發(fā)送回來的字符串即將進行解讀檢查操作，當(dāng)檢查完成以后，便發(fā)送一個確定的字符串給設(shè)備，用以說明計算機端已成功收到了字符串；而發(fā)送失敗，計算機也在該回送的字符串中請求重新發(fā)送數(shù)據(jù)。如果校驗因為某些原因而出錯，則FX系列PLC將出錯的信息返回給上位機，并請求再發(fā)送一次。（2）響應(yīng)：命令的應(yīng)答，從FX系列可編程控制器到上位機的響應(yīng)。另外在連接 PLC 與上位機的電纜也是采用三菱公司的標(biāo)準(zhǔn)連接網(wǎng)線 OP26487 和一個 25 針的 Dsub 接頭。一般廠家生產(chǎn) PLC 都會支持 RS232 串口通信，在通信協(xié)議上遵循標(biāo)準(zhǔn)的串口通信協(xié)議，但是各家公司的定義的串行通信的格式不大相同，如傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式、每次傳輸?shù)奈粩?shù)、停止位，校驗方式各不相同。（2）電氣特性規(guī)定了該總線各信號線的電氣連接方式及電氣參數(shù)。（3）起止式異步協(xié)議：逐個字符的地進行傳輸，傳輸一個字符總是以起始比特開始，以停止位結(jié)束，字符間沒有固定的實踐間隔要求。屬于 ISO 的七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。為了控制線路切換，必須對兩端設(shè)備進行控制，以確定數(shù)據(jù)流向。這種情況只要少數(shù)幾條線就可以實現(xiàn)系統(tǒng)之間的信息交換，特別適合用于計算機與PLC之間的串口通信。（2）可以各種工控組態(tài)軟件來實現(xiàn) PLC 與上位機的之間的通信，這種方法要有PLC 與組態(tài)軟件之間的通信協(xié)議，而且組態(tài)軟件對 PLC 通信的點數(shù)是很昂貴的。 通信程序的設(shè)計在手機電池貼標(biāo)機控制系統(tǒng)中，PLC 的貼標(biāo)動作在時序上必須與上位機的時序協(xié)調(diào)，同時下位機控制系統(tǒng)中一些機械動作信息必須傳遞給上位機，因此就必須實現(xiàn)下位機 PLC 與上位工控機之間的串口通信，通信程序的實現(xiàn)主要包括兩個部分，下位機 PLC 通信程序的設(shè)計和上位機通信程序的設(shè)計（本文不涉及）。將模糊控制將輸入的模糊論域元素[12,11,…,11,12]轉(zhuǎn)化為[0,1,2,…,22,23],將模糊控制輸出量表中的 u 的控制結(jié)果按由上到下，由左到右順序依次置入DM500DM512 中，控制量的基地址是500，偏移量地址是 EC*11＋E，所以由 E 和EC 可得控制量的偏移地址為 500＋EC*11+E,設(shè)定 DM100 和 DM101 分別為 E和EC對應(yīng)模糊控制論語中的元素。通常的做法是 PLC 接收到錯誤信號以后進行延時濾波處理。（3）用戶執(zhí)行程序，這一部分是根據(jù)用戶程序執(zhí)行的要求而執(zhí)行的，其具體占用的掃描時間要根據(jù)用戶編程的執(zhí)行程序的長短來決定的。在執(zhí)行用戶程序之前還應(yīng)完成通信服務(wù)與自診檢查。 下位機 PLC 程序的實現(xiàn) PLC程序執(zhí)行的基本原理PLC 的控制任務(wù)是在硬件的支持的基礎(chǔ)上，通過執(zhí)行反應(yīng)控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的，這跟計算機的工作原理是一樣的，但是 PLC 完成的主要是順序開關(guān)量的控制，控制系統(tǒng)的任務(wù)是控制有關(guān)邏輯關(guān)系的實現(xiàn)，PLC 實際的工作機制是巡回掃描的工作方式。為了提高控制系統(tǒng)的抗干擾性，對電氣控制柜元件進行布局。包裝機控制系統(tǒng)采用的是PLC控制，所以所有的執(zhí)行元件都是用過可編程控制器來控制的。由于一個PLC只能直接控制兩臺電機，而本設(shè)計需要控制六個電機，所以本設(shè)計采用擴展模塊的方法來實現(xiàn)這些功能，控制模塊選擇三菱的一軸脈沖輸出模塊FX2N1PG。檢測標(biāo)簽剝離位置、電池位置，以及各部分的動作完成情況；PLC自動循環(huán)掃描各個輸入輸出點的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點的狀態(tài)，通過通斷交流接觸器和換向電磁閥來控制電動機的啟停和氣缸的動作，從而完成從剝離標(biāo)簽、搬移電池和貼標(biāo)簽全過程的自動控制。另外，電源模塊是給電磁閥和A/D模塊提供工作電壓的。接地技術(shù)可以減小線纜等因素對設(shè)備造成的電磁干擾，提高控制精度。 電源進線主電路圖 PLC電源模塊主電路圖 (3)運動機構(gòu)電機電路，在控制系統(tǒng)中有很多電機需要控制，如步進電機、伺服電機等，以控制各個機構(gòu)的運動。三相電源的線電壓為380V，相電壓為220v，因此系統(tǒng)采用三相中的A相相電壓提供220V的交流電要壓。 由于設(shè)計側(cè)重點的不同，上位機的相關(guān)器件的選型在本文就不具體涉及了。本設(shè)計的控制系統(tǒng)輸入給 PLC 主要有位置傳感器信號、光電接近開關(guān)信號、按鈕等；輸出信號主要有繼電器線圈、電磁閥線圈、步進電機驅(qū)動器等，處理這些信號時應(yīng)時應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)的抗干擾性，因此在電氣控制柜布局時應(yīng)注意以下幾點：（1）輸入信號弱信號電纜應(yīng)該與強盡量分開敷設(shè)，特別是控制步進電機脈沖輸出信號應(yīng)該與大信號分開，避免步進電機的控制脈沖收到干擾。本設(shè)計的位置采用502和503輸出脈沖分別控制步進電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，光電編碼器將步進電機的位置脈沖數(shù)給 PLC 的高速計數(shù)器CTC0計數(shù)來檢測步進電機的位置。（4）伺服系統(tǒng)的控制是本設(shè)計最重要的環(huán)節(jié)，它的控制效果好壞關(guān)系到設(shè)備能否貼標(biāo)成功。根據(jù)設(shè)計要求，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進行處理，由CPU做各種運算處理來，對執(zhí)行機構(gòu)進行實時調(diào)節(jié)。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，為了配合步進電機的控制，許多 PLC 都配有脈沖輸出功能，并設(shè)置了相關(guān)指令，可以很好的對步進電機進行控制。 伺服系統(tǒng)步進電機和絲杠選型在電池位置伺服系統(tǒng)中，步進電機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)的精度和抗擾動性格是衡量系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。FX系列除了具有以上一般 PLC 具有的基本控制功能以外，還在以下三個方面有獨到之處：（1）三菱的FX系列 PLC 是一款可視化編程的 PLC，它具有強大的指令集、功能強大、速度快，掃描 30000 步時僅需要1毫秒。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由成系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴展模塊組成。因此在設(shè)計之初，選擇一款符合手機電池貼標(biāo)機控制系統(tǒng)工藝和要求的可編程控制器顯得十分重要。可編程控制器采用計算機結(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 個部分。自 PLC 問世以來，經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，以及稱為工業(yè)控制類產(chǎn)品。推料氣缸推動電池至電池豎截面限位位置，前糾正氣缸推出，對電池進行精密定位，移載馬達帶動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，手機電池貼標(biāo)機粘附標(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，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。由于標(biāo)簽帶有可能會產(chǎn)生滑動，所以它上面有登記標(biāo)志，用來保證每一張標(biāo)簽都被正確地放置。驅(qū)動輪間歇性地拖動標(biāo)簽帶運動，標(biāo)簽帶從卷軸中被拉出，同時經(jīng)過貼標(biāo)輪貼標(biāo)輪會將標(biāo)簽帶壓在箱子上。根據(jù)上一節(jié)貼標(biāo)機的設(shè)計功能要求，擬采用工控機用來作為上位機，以三菱的FX2N32MRE/UL系列PLC作為下位機。（3）有良好的人機交互式界面，通過上位機的監(jiān)控界面可以對設(shè)備的良好的操作，如對通過計算機可以對設(shè)備的單步和連續(xù)自動運行。第 2 章 貼標(biāo)機的功能分析和總體設(shè)計2．1手機電池貼標(biāo)機的功能分析根據(jù)貼標(biāo)工藝和要求，本論文設(shè)計手機電池貼標(biāo)機必須滿足以下設(shè)計功能要求：（1）將標(biāo)簽精確的貼在手機電池上。完成貼標(biāo)機的貼標(biāo)整體機構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)氣動機械手的取標(biāo)，貼標(biāo)過程的電氣控制，完成控制柜的電氣原理圖設(shè)計和接線圖設(shè)計，實現(xiàn)機電氣一體化。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用PLC控制系統(tǒng)。由于PLC除有繼電器功能外，尚有多種其他功能，可以實現(xiàn)繼電器無法實現(xiàn)的控制功能，實現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機構(gòu)簡化，可靠性高； 成本相對于繼電器控制稍高，但繼電器控制隨著所用中間繼電器數(shù)量的增加，成本急驟上升，而PLC控制幾乎保持不變，這一點對于復(fù)雜的控制來講具有無可比擬的優(yōu)越性； 因此，國外在注塑機、各種包裝機上已經(jīng)大量地采用了PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。從物理介質(zhì)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是PL的內(nèi)部寄存器，在PLC編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費額外的費用來實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。一般說來單片機或單片機系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個特定的戶二品服務(wù)的。前者復(fù)雜而易出錯，開發(fā)周期長。用單片機作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢。盡管其有較強的數(shù)據(jù)處理能力，但工業(yè)控制都為開關(guān)量控制，所以其長處仍得不到發(fā)揮。而PLC則采用了無觸點的電子電路來替代繼電器觸點，確切地說是用存貯器內(nèi)的數(shù)據(jù)來代替觸點，因此不存在下述缺點。而PLC則是由晶體振蕩器所產(chǎn)生的脈沖經(jīng)多次分頻后得到的時基脈沖進行計數(shù)來定時的，精度一般高于10毫秒，只要根據(jù)需要由編程器送入時間常數(shù)即可實現(xiàn)定時時間的設(shè)定或更改。并且內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，所以不會出現(xiàn)抖動的問題。工作頻率很低。而PLC是利用其內(nèi)部的存儲器以數(shù)據(jù)形式將控制邏輯存儲起來的，所以只要改變PLC內(nèi)存儲器的內(nèi)容