专利名称：一种plc控制方法及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及PLC控制系统的技术，特别是涉及一种用于PCB板在线插针机的PLC 控制系统的技术。
背景技术：
PCB板是汽车电子系统的核心部件，在PCB板上集成有CPU、电阻、电容以及继电器 等电子元件。由于汽车在使用过程中经常会发生剧烈震动，因此汽车电子系统中各PCB板 PCB板之间的连接和通讯是依靠插装于PCB板上的各种细长金属针来实现的。传统的在PCB 板上插装金属针的作业主要依靠人工辅助插针机来完成，这种插针作业方式具有生产效率 低、产品质量差的缺点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高 生产效率及产品质量的用于PCB板在线插针机的PLC控制方法及其控制系统。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于PCB板在线插针机的PLC控制 系统，其特征在于，包括可编程控制器，具有信号输入端、信号输出端、通信接口和人机对话接口，用于处 理其信号输入端及通信口所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端及通信口发 送控制命令；人机对话设备，连接可编程控制器的人机对话接口，用于向可编程控制器发送控 制命令及显示命令执行结果；至少一个传感器，连接所述可编程控制器信号输入端的各管脚，用于各作业区域 的PCB板到位监测；机械手，能沿两两垂直并相交的X轴、Y轴及Z轴作三维移动，用于向PCB板插装 金属针；两个运动伺服模块，均具有信号输入端和信号输出端，其信号输出端均连接机械 手，分别用于控制机械手沿X轴及Y轴移动；两个定位模块，均具有通信接口和信号输出端，其通信接口均连接所述可编程控 制器的通信接口，其信号输出端分别连接两个运动伺服模块的信号输入端，分别用于控制 所述机械手沿X轴及Y轴的移动距离；Z轴气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，其动力轴连接机械手，用于控制 机械手沿所述Z轴移动；挡料气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于PCB板的定位；托料气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于PCB板的托持，以防止插装 金属针时因PCB板局部受力而受损；夹爪气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，其动力轴连接机械手，用于控制机械手夹持金属针；插针气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于压紧金属针，使其插装牢
罪；输送带，用于输送PCB板。进一步的，所述人机对话设备是触摸显示屏。进一步的，还包括入口放行气缸，所述入口放行气缸连接可编程控制器信号输出 端的管脚，用于控制PCB板进入插针区域。进一步的，还包括出口放行气缸，所述出口放行气缸，连接可编程控制器信号输出 端的管脚，用于控制PCB板离开插针区域。为了解决上述技术问题，本发明所述的PLC控制系统的控制方法的流程如下1)输送带将待插针的PCB板输送至PCB板在线插针机的入口处；2)插针区域的传感器监测到插针区域无PCB板后向可编程控制器发送放行信号， 可编程控制器收到信号后控制入口放行气缸执行放行动作，使待插针PCB板由输送带带动 进入插针区域；3)插针位置的传感器监测到PCB板到位后向可编程控制器发送挡料及托料信号， 可编程控制器收到信号后先控制挡料气缸执行挡料动作，以阻止待插针PCB板继续前行， 然后再控制托料气缸执行托料动作，使待插针PCB板准确定位至插针位置；4)可编程控制器分别经两个定位模块和两个运动伺服模块控制机械手沿X轴及Y 轴移动，直至机械手移动至取针区域上方；5)机械手到达取针区域上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降， 再通过夹爪气缸控制机械手夹紧金属针，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，完成取针；6)机械手取针完毕后，可编程控制器分别经定位模块和运动伺服模块控制机械手 沿X轴及Y轴移动，直至机械手移动至插针位置上方；7)机械手到达插针位置上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降， 将金属针插入PCB板上预置的孔中，再通过夹爪气缸控制机械手松开金属针，并控制插针 气缸下压使金属针插装牢靠，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，并控制插针气缸上升， 完成插装作业；8)可编程控制器控制挡料气缸和托料气缸执行松开动作，使已插针PCB板落至输 送带上；9)输送带将已插针PCB板输送至在线插针机的出口处；10)出口处的传感器监测到PCB板后向可编程控制器发送放行信号，可编程控制 器收到信号后控制出口放行气缸执行放行动作，已插针PCB板由输送带带动进入下道工序。本发明提供的用于PCB板在线插针机的PLC控制方法及其控制系统，利用传感器 监测作业进程，并利用可编程控制器控制机械手向PCB板插装金属针，相比现有的人工辅 助方式具有插针速度快、插针精度高的特点，能提高生产效率及产品质量。
图1是本发明实施例的PLC控制系统的电路连接示意图2是本发明实施例的PLC控制系统的控制方法的流程图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构、方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。 如图1所示，本发明实施例所提供的一种用于PCB板在线插针机的PLC控制系统， 其特征在于，包括可编程控制器1，具有信号输入端11、信号输出端12、通信接口 13和人机对话接口 14，用于处理其信号输入端11及通信口 13所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输 出端及通信口发送控制命令；人机对话设备2，连接可编程控制器1的人机对话接口 14，用于向可编程控制器1 发送控制命令及显示命令执行结果；至少一个传感器3，连接所述可编程控制器1信号输入端11的各管脚，用于各作业 区域的PCB板到位监测；机械手4，能沿两两垂直并相交的X轴、Y轴及Z轴作三维移动，用于向PCB板插装 金属针；两个运动伺服模块51、52，分别具有信号输入端511、521和信号输出端512、522， 其信号输出端512、522均连接机械手4，分别用于控制机械手沿X轴及Y轴移动；两个定位模块61、62，分别具有通信接口 611、621和信号输出端612、622，其通信 接口 611、621均连接所述可编程控制器1的通信接口 13，其信号输出端612、622分别连接 两个运动伺服模块51、52的信号输入端511、521，分别用于控制所述机械手4沿X轴及Y轴 的移动距离；Z轴气缸71，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，其动力轴连接机械手4， 用于控制机械手4沿所述Z轴移动；入口放行气缸72，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，用于控制PCB板进 入插针区域；挡料气缸73，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，用于PCB板的定位；托料气缸74，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，用于PCB板的托持，以防 止插装金属针时因PCB板局部受力而受损；夹爪气缸75，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，其动力轴连接机械手4， 用于控制机械手13夹持金属针；插针气缸76，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，用于压紧金属针，使其插
装牢靠；出口放行气缸77，连接可编程控制器1信号输出端12的管脚，用于控制PCB板离 开插针区域；输送带(图中未示)，用于输送PCB板。所述人机对话设备2是触摸显示屏。 本发明实施例中，所述X轴和Y轴均为水平轴，所述Z轴垂直于地面。
如图2所示，本发明所述的PLC控制系统的工作流程如下
1)输送带将待插针的PCB板输送至PCB板在线插针机的入口处；2)插针区域的传感器监测到插针区域无PCB板后向可编程控制器发送放行信号， 可编程控制器收到信号后控制入口放行气缸执行放行动作，使待插针PCB板由输送带带动 进入插针区域；3)插针位置的传感器监测到PCB板到位后向可编程控制器发送挡料及托料信号， 可编程控制器收到信号后先控制挡料气缸执行挡料动作，以阻止待插针PCB板继续前行， 然后再控制托料气缸执行托料动作，使待插针PCB板准确定位至插针位置；4)可编程控制器分别经两个定位模块和两个运动伺服模块控制机械手沿X轴及Y 轴移动，直至机械手移动至取针区域上方；5)机械手到达取针区域上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降， 再通过夹爪气缸控制机械手夹紧金属针，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，完成取针；6)机械手取针完毕后，可编程控制器分别经定位模块和运动伺服模块控制机械手 沿X轴及Y轴移动，直至机械手移动至插针位置上方；7)机械手到达插针位置上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降， 将金属针插入PCB板上预置的孔中，再通过夹爪气缸控制机械手松开金属针，并控制插针 气缸下压使金属针插装牢靠，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，并控制插针气缸上升， 完成插装作业；8)可编程控制器控制挡料气缸和托料气缸执行松开动作，使已插针PCB板落至输 送带上；9)输送带将已插针PCB板输送至在线插针机的出口处；10)出口处的传感器监测到PCB板后向可编程控制器发送放行信号，可编程控制 器收到信号后控制出口放行气缸执行放行动作，已插针PCB板由输送带带动进入下道工序。本发明实施例的机械手取针位置和插针位置均可利用触摸屏设置，最多可设置60 个不同的取针位置。本发明实施例中，运动伺服模块可选用三菱的MR-J3S系列，可编程控制器可选用 三菱的FX2N-80MR，定位模块可选用三菱的FX2N-1PG，触摸屏可选用PR0FACEAST-3301。
权利要求
一种PLC控制系统的控制方法，所述的PLC控制系统包括可编程控制器，具有信号输入端、信号输出端、通信接口和人机对话接口，用于处理其信号输入端及通信口所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端及通信口发送控制命令；人机对话设备，连接可编程控制器的人机对话接口，用于向可编程控制器发送控制命令及显示命令执行结果；至少一个传感器，连接所述可编程控制器信号输入端的各管脚，用于各作业区域的PCB板到位监测；机械手，能沿两两垂直并相交的X轴、Y轴及Z轴作三维移动，用于向PCB板插装金属针；两个运动伺服模块，均具有信号输入端和信号输出端，其信号输出端均连接机械手，分别用于控制机械手沿X轴及Y轴移动；两个定位模块，均具有通信接口和信号输出端，其通信接口均连接所述可编程控制器的通信接口，其信号输出端分别连接两个运动伺服模块的信号输入端，分别用于控制所述机械手沿X轴及Y轴的移动距离；Z轴气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，其动力轴连接机械手，用于控制机械手沿所述Z轴移动；挡料气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于PCB板的定位；托料气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于PCB板的托持，以防止插装金属针时因PCB板局部受力而受损；夹爪气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，其动力轴连接机械手，用于控制机械手夹持金属针；插针气缸，连接可编程控制器信号输出端的管脚，用于压紧金属针，使其插装牢靠；输送带，用于输送PCB板；其特征在于方法的流程如下1)输送带将待插针的PCB板输送至PCB板在线插针机的入口处；2)插针区域的传感器监测到插针区域无PCB板后向可编程控制器发送放行信号，可编程控制器收到信号后控制入口放行气缸执行放行动作，使待插针PCB板由输送带带动进入插针区域；3)插针位置的传感器监测到PCB板到位后向可编程控制器发送挡料及托料信号，可编程控制器收到信号后先控制挡料气缸执行挡料动作，以阻止待插针PCB板继续前行，然后再控制托料气缸执行托料动作，使待插针PCB板准确定位至插针位置；4)可编程控制器分别经两个定位模块和两个运动伺服模块控制机械手沿X轴及Y轴移动，直至机械手移动至取针区域上方；5)机械手到达取针区域上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降，再通过夹爪气缸控制机械手夹紧金属针，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，完成取针；6)机械手取针完毕后，可编程控制器分别经定位模块和运动伺服模块控制机械手沿X轴及Y轴移动，直至机械手移动至插针位置上方；7)机械手到达插针位置上方后，可编程控制器先通过Z轴气缸控制机械手下降，将金属针插入PCB板上预置的孔中，再通过夹爪气缸控制机械手松开金属针，并控制插针气缸下压使金属针插装牢靠，然后再通过Z轴气缸控制机械手上升，并控制插针气缸上升，完成插装作业；8)可编程控制器控制挡料气缸和托料气缸执行松开动作，使已插针PCB板落至输送带上；9)输送带将已插针PCB板输送至在线插针机的出口处；10)出口处的传感器监测到PCB板后向可编程控制器发送放行信号，可编程控制器收到信号后控制出口放行气缸执行放行动作，已插针PCB板由输送带带动进入下道工序。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述人机对话设备是触摸显示屏。
全文摘要
一种PLC控制方法及其控制系统，涉及PLC控制系统技术领域，所解决的是现有技术生产效率低及产品质量差的技术问题。该系统包括可编程控制器、人机对话设备、多个传感器、机械手、运动伺服模块、定位模块、多个气缸及输送带；所述人机对话设备连接可编程控制器的人机对话接口，所述传感器连接可编程控制器信号输入端的各管脚，所述运动伺服模块的信号输出端连接机械手，所述定位模块的通信接口连接可编程控制器的通信接口，其信号输出端连接运动伺服模块的信号输入端，各气缸均连接可编程控制器信号输出端的管脚。本发明提供的PLC控制方法及其控制系统，能提高生产效率及产品质量。
文档编号B25J9/16GK101876817SQ20091005010
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者周益范, 张咏明, 王耀欣, 连鑫 申请人:上海龙能自动化设备有限公司;上海联能机电有限公司