基于PLC的iPhone 7手机数据接口组装机控制系统设计

徐江红 陆锦军 王志伟

摘 要：对iPhone 7手机数据接口组装机进行自动化生产控制设计，给出系统I/O分配和硬件控制原理图，采用欧姆龙PLC、组态人机界面进行控制程序设计，实现了多伺服高精度自动化控制。使用中易操作易维护，提高了生产效率。

关键词：数据接口组装机；PLC控制；HMI设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.106

0 引言

USB接口被广泛地使用在世界工业、民用等领域的电器、电子装置与智能设备上，从USB1.0发展到USB3.0，其传输数据速度大大提高。一般生产USB接口需要多道工序，USB虽然小，但是部件多，结构精密，过去生产USB接口一条生产线上就需要十几个人来全手工制造，生产效率低，次品率高。现在一个中型USB接口制造企业只需要5台流水线机器就可以完成生产，极大的减少了劳动力，并提高了产品质量[1]。iPhone 7数据接口组装机设计结构精巧，由数个工站组成，每个工站分工明确，采用组态PLC人机界面来控制生产流程，易操作易维护。

1 组装机机械装置及工作原理

1.1 机械装置

iPhone 7手机数据接口组装机是由机械系统与电气系统构成的复杂综合机电一体化装置，按照功能模块划分共有五个工作站组成，分别是中转流道站，主流道站，PP搬运模组，按压加工模组，LATCH裁切模组。系统工作时通过传感器检测处理后，由PLC程序控制每个站台的工作流程，操作人员通过人机界面实现对接口组装机进行调试以及控制整个机器的生产运行[2]。

1.2 工作原理

数据接口组装机的五个工作站在相应的电气系统驱动控制下，按照生产流程执行各站组的动作，其具体工作原理为：

（1）电机驱动进料盘转动使组装材料滑入钣金流道（中转流道），由钣金流道进入主流道，接着材料输送到主流道站，流道上方传感器检测材料是否完整（不完整则气动机械嘴将材料移出流道），如完整棘轮带动材料向前推进；

（2）材料流经PP搬运模组，伺服电机带动滑块上下运动，滑块上气缸推动吸嘴向下吸附模具，把模具搬运到产品上方；

（3）流经按压加工模组，气缸推动滑块向下运动，滑块挤压按压针把产品与模具组合起来，产品继续向前运动，流经裁切模组，气缸推动钢刀片向上运动，把产品上废料裁切掉，组合好的产品流出流道进行包装。

2 组装机控制工艺流程

工业生产中，组装材料通过中转盘经过光纤检测后运送到主流道A和B上，再由棘轮的转动带动产品在流道上的运输，在光纤的感应下，B流道上模具1经过裁切模组进行裁切废料加工，加工好的模具1经过搬运模组搬运A流道上，再经PP模架固定，使之与模具2组合，如感应到未加工好，则通过吸嘴吸附搬运到废料中，加工好的产品继续在流道上传送，PP搬运模组把经过01—CHTCH裁切模裁切后的模具3搬运到主流道A上，在经组装的产品与模具3组合起来，未能组装好的产品在光纤的感应下经吸嘴2吸附搬运到废料盘中，组装好的产品被棘轮带动传输进入到01-1M-B裁切模做最后的裁切加工，最后流出流道A。工作流程图如图1所示。

3 控制硬件设计

3.1 硬件选型

根据上述生产工艺流程，考虑数据接口组装机控制系统中裁切模组的伺服驱动精确定位与多路脉冲控制要求[3]，本设计中选用欧姆龙CP1H 型号 CP1H-X40DT -D小型高功能晶体管输出型PLC，人机界面控制操作时采用昆仑通态TPC1062触摸屏组态，伺服器采用欧姆龙R7D-BP，满足组装机电气控制系统需求。

3.2 I/O接口及电路原理

根据控制系统设计中的硬件选型和输入＼输出端子分配表[4]，设计组装机电气控制接线原理图，其简图参见图2所示。

4 系统软件设计

根据数据接口组装机工作流程图1，进行自动化生产控制程序设计，控制程序设计包括自动化运行程序设计、手动调试程序设计和回原点程序设计，Latch模组控制设计如图3所示。

5 控制操作HMI设计

为便于生产中操作和控制人员调试与维护使用，采用昆仑通态触摸屏组态人机界面实现组装机的自动化控制生产，用户可以根据生产工艺要求，在触摸屏上很方便的修改控制参数，实现调节各个模组工作流程和速度，以及系统调试功能[5]，运行控制主画面如图4所示。

6 组装机应用调试与维护

数据接口组装机的机械与电气控制系统的检测与调试环节较多且复杂，需要机械与电气控制两大系统相互协调，并且制定科學的检测与调试流程是保障组装机合格交付生产的必要条件，一种参考检测与调试流程图如图5所示。

7 结论

全自动iPhone 7手机数据接口组装机投入实际运行效果说明：可实现不停机工作运转，极大提高设备使用率和生产效率，备受用户喜爱得到充分的使用，该型组装机已给企业带来显著的经济效益。

参考文献：

[1]孙为.永宏PLC在USB接口组装设计被上的应用[J].智慧工厂，2016（11）：68-70.

[2]郭利霞，李正中.电气控制与PLC应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，2015.

[3]杨跃.电气自动化设备中PLC控制系统的运用及实现[J].电子技术与软件工程，2018（03）：153.

[4]段玉生.PLC控制的自动化系统[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5]曹利刚，郭鹏程.基于PLC和HMI技术的搅拌机电气系统设计[J].海南大学学报（自然科学版），2017，01（35）：54-58.

基金项目：江苏省科技厅前瞻性产学研研究专项基金资助项目（BY2013016）；江苏省自然科学基金（BK2008188）

作者简介：徐江红（1982-），女，江苏无锡人，硕士，讲师，主要研究方向：自动控制系统的研究与开发。