LM在桌面测试机上的应用
日期：2010-8-31 21:11:53 点击：
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1 引言
苏州工业园区某it公司，主要生产电视液晶显示屏。液晶显示屏所用控制电路板由公司自动焊接线生产制造，为保证质量，每块电路板在装机前都需要经过公司专有的板卡测试系统做二次检验，以区分成品和非成品。之前均采用人工送料，将焊接流水线下来的电路板送至板卡测试系统进行性能质量检测，这样不仅浪费时间，而且给企业的生产成本也造成很大的消耗，导致生产效率低。公司考虑优化生产管理的要求，结合生产线的特点，自主设计了桌面测试机设备。该设备可自动取板、送板，同时执行对8张电路板的定位测试，并可自动区分正品和非正品，及时出板、补空位。
桌面测试机的电气控制系统采用和利时lm系列plc作为控制器，由plc控制步进电机实现治具定位，由两个辅助机械手完成电路板投放转移。经过调试已经投入运行的自动测试系统，定位准确，性能可靠，降低了之前大量的人力投入和时间浪费，为企业节省了成本，提高了生产效率。
本文将介绍该系统的组成，重点介绍电气控制系统的设计。
2 设备介绍
2.1 结构原理
桌面测试机主要执行结构结构平面图如图1所示。包括：传送丝杆、投板气缸、二层杆气缸、垂直机械手(主机械手和副机械手)、横向机械手、吸盘气缸、夹爪(8个)和滑台(8个)。
图1 结构平面图
(1) 传送丝杆 由步进电机控制可执行正、反向运行，主要进行机械手水平定位，以执行取板和出板动作。
(2) 投板气缸 位于投板区，气动控制，当检测到有测试板放入时，自动携带测试板至机械原点，当测试板被机械手取走后归初始原位。
(3) 二层杆气缸 气动控制，测板区有8个测板位，分上、下两层，上层和下层各4个测板位，二层杆气缸根据空位信号和测试机制信号按先下层后上层的优先级顺序选择上、下层治具。
(4) 垂直机械手 垂直机械手由主、副机械手组成，均采用气动控制，靠安装在机械手末端的吸盘完成测试板的抓取和放置。
(5) 横向机械手 测试板测试后在出板区通过横向机械手送至出板传送带，自动分拣出成品和非成品。
(6) 夹爪滑台 气动控制，通过自动检测，固定放在治具位的测试板。
2.2 主要控制功能
桌面测试机主要完成两个动作：一是将投板区投放的测试板依照先放后取、先下后上原则搬运存放于测板区的8个治具位；二是测试板测试完毕依照先下后上、先到先取原则将测试板搬运至出板区，由传送带根据检测结果完成优、劣品筛选。
桌面测试机设计有上、下两层共8个治具位，控制系统随即自动的为每个待测试板选择一个治具位以存放和进行检测，系统主要按照以下三个原则实现设备的逻辑控制：
先放后取：在有空治具位和检测完成信号并存情况，优先选择进行空治具位补放测试板，其次执行对测试完成的测试板进行提取。
先下后上：在有空治具位并存或检测完成信号并存情况，先处理下层治具位，后处理上层治具位。
先到先取：系统对检测完成的测试板能自动进行记忆和排序，在多个测试板同时完成检测情况，先完成检测的测试板优先被从治具位提取送出。
3 控制系统结构及特点
3.1 控制系统方案
控制系统上位机采用和利时ht6600c系列触摸屏，下位机cpu选用和利时lm3108 plc控制器，上、下位机之间走rs232串口线通过标准modbus协议进行通讯。cpu内部通过逻辑编程处理来自触摸屏以及按钮、传感器、限位开关等信号控制一个步进电机、主副机械手、横向机械手及其它控制电磁阀。图2为控制系统配置图。
图2 控制系统结构图
3.2 可编程控制器选型
该系统有74路数字量输入、31路数字量输出,其中2路数字量输出用来发送脉冲信号控制步进电机正/反转动作；为与触摸屏通讯，需要支持标准modbus通讯协议的rs232串口。因此，本系统配置1个cpu模块lm3108，4个数字量输入扩展模块lm3212和2个数字量输出扩展模块lm3223个。
cpu模块性能指标特点：lm3108模块的额定工作电压为dc24v，自带40点i/o，提供24路dc24v输入/16路晶体管输出处理。具有1个rs232通讯接口和１个rs485通讯接口，支持专有协议(仅rs232)/modbus rtu协议/自由协议。
数字量输入扩展模块特点：lm3212模块提供16路dc24v数字量输入处理，数字量输入信号的额定工作电压为24v，隔离耐压500vac。
数字量输出扩展模块特点：lm3223模块提供16路继电器输出处理，输出额定负载的电压为24vdc或220vac，触点间隔离电压750vac。
系统i/o配置如包1所示。
3.3人机界面
上位监控部份采用和利时ht6600c系列触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏上可以手动进行基本操作，显示设备运行状态和报警信息显示。图4~图6为触摸屏部分监控画面。
图3 治具状态
图4 输入点状态
图5 输出点状态
图6 输出点状态
4 结束语
该系统定位准确，运行可靠，系统投入使用以来缩短了人的作业时间，提高了自动装配送料生产线的工作效率。和利时lm系列plc性能在使用中也得到客户的认可和赞赏。
作者简介
李银川 男 技术工程师，供职于北京和利时自动化驱动技术有限公司。
纵 浩 男 就职于国家知识产权局专利审查协作中心。
参考文献
[1] lm系列plc硬件手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
[2] lm系列plc软件手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
[3] lm系列plc指令手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
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1 引言
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苏州工业园区某it公司，主要生产电视液晶显示屏。液晶显示屏所用控制电路板由公司自动焊接线生产制造，为保证质量，每块电路板在装机前都需要经过公司专有的板卡测试系统做二次检验，以区分成品和非成品。之前均采用人工送料，将焊接流水线下来的电路板送至板卡测试系统进行性能质量检测，这样不仅浪费时间，而且给企业的生产成本也造成很大的消耗，导致生产效率低。公司考虑优化生产管理的要求，结合生产线的特点，自主设计了桌面测试机设备。该设备可自动取板、送板，同时执行对8张电路板的定位测试，并可自动区分正品和非正品，及时出板、补空位。
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桌面测试机的电气控制系统采用和利时lm系列plc作为控制器，由plc控制步进电机实现治具定位，由两个辅助机械手完成电路板投放转移。经过调试已经投入运行的自动测试系统，定位准确，性能可靠，降低了之前大量的人力投入和时间浪费，为企业节省了成本，提高了生产效率。
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本文将介绍该系统的组成，重点介绍电气控制系统的设计。
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2.1 结构原理
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桌面测试机主要执行结构结构平面图如图1所示。包括：传送丝杆、投板气缸、二层杆气缸、垂直机械手(主机械手和副机械手)、横向机械手、吸盘气缸、夹爪(8个)和滑台(8个)。
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图1 结构平面图
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(1) 传送丝杆 由步进电机控制可执行正、反向运行，主要进行机械手水平定位，以执行取板和出板动作。
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(2) 投板气缸 位于投板区，气动控制，当检测到有测试板放入时，自动携带测试板至机械原点，当测试板被机械手取走后归初始原位。
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(3) 二层杆气缸 气动控制，测板区有8个测板位，分上、下两层，上层和下层各4个测板位，二层杆气缸根据空位信号和测试机制信号按先下层后上层的优先级顺序选择上、下层治具。
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(4) 垂直机械手 垂直机械手由主、副机械手组成，均采用气动控制，靠安装在机械手末端的吸盘完成测试板的抓取和放置。
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(5) 横向机械手 测试板测试后在出板区通过横向机械手送至出板传送带，自动分拣出成品和非成品。
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(6) 夹爪滑台 气动控制，通过自动检测，固定放在治具位的测试板。
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2.2 主要控制功能
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桌面测试机主要完成两个动作：一是将投板区投放的测试板依照先放后取、先下后上原则搬运存放于测板区的8个治具位；二是测试板测试完毕依照先下后上、先到先取原则将测试板搬运至出板区，由传送带根据检测结果完成优、劣品筛选。
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桌面测试机设计有上、下两层共8个治具位，控制系统随即自动的为每个待测试板选择一个治具位以存放和进行检测，系统主要按照以下三个原则实现设备的逻辑控制：
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先放后取：在有空治具位和检测完成信号并存情况，优先选择进行空治具位补放测试板，其次执行对测试完成的测试板进行提取。
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先下后上：在有空治具位并存或检测完成信号并存情况，先处理下层治具位，后处理上层治具位。
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先到先取：系统对检测完成的测试板能自动进行记忆和排序，在多个测试板同时完成检测情况，先完成检测的测试板优先被从治具位提取送出。
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3 控制系统结构及特点
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3.1 控制系统方案
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控制系统上位机采用和利时ht6600c系列触摸屏，下位机cpu选用和利时lm3108 plc控制器，上、下位机之间走rs232串口线通过标准modbus协议进行通讯。cpu内部通过逻辑编程处理来自触摸屏以及按钮、传感器、限位开关等信号控制一个步进电机、主副机械手、横向机械手及其它控制电磁阀。图2为控制系统配置图。
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图2 控制系统结构图
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3.2 可编程控制器选型
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该系统有74路数字量输入、31路数字量输出,其中2路数字量输出用来发送脉冲信号控制步进电机正/反转动作；为与触摸屏通讯，需要支持标准modbus通讯协议的rs232串口。因此，本系统配置1个cpu模块lm3108，4个数字量输入扩展模块lm3212和2个数字量输出扩展模块lm3223个。
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cpu模块性能指标特点：lm3108模块的额定工作电压为dc24v，自带40点i/o，提供24路dc24v输入/16路晶体管输出处理。具有1个rs232通讯接口和１个rs485通讯接口，支持专有协议(仅rs232)/modbus rtu协议/自由协议。
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数字量输入扩展模块特点：lm3212模块提供16路dc24v数字量输入处理，数字量输入信号的额定工作电压为24v，隔离耐压500vac。
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数字量输出扩展模块特点：lm3223模块提供16路继电器输出处理，输出额定负载的电压为24vdc或220vac，触点间隔离电压750vac。
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系统i/o配置如包1所示。
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3.3人机界面
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图3 治具状态
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图4 输入点状态
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图5 输出点状态
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4 结束语
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李银川 男 技术工程师，供职于北京和利时自动化驱动技术有限公司。
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参考文献
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[1] lm系列plc硬件手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
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[2] lm系列plc软件手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
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[3] lm系列plc指令手册.北京和利时自动化驱动技术有限公司,2009.
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