一个单人防差错工作站电控系统设计

摘 要：设计了一套适应多种同类产品的单人操作防差错工作站电控系统。该系统的功能是根据输入的产品型号，确定工件取放的顺序；可监测输入工件的数量；记录各个品种的使用数量和批次；记录工人组装顺序；通过监测取放工件的时间和工件盒重量的变化情况，判断可能的存在的误操作行为，通过语音播放提醒操作者注意；对出现错误取放工件的情况，进行语音和声光报警处理。本文就其设计思想、工作原理、控制方案、程序设计等要点进行阐述。

关键词：单人防差错工作站 误操作 语音提醒

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（c）-0037-02

Abstract：The electric control system of the single error-proofing workstation was designed for adapting to many varieties of the same kand of products.The system’s function include determining the pick-and-place sequence of parts through inputting the product type and include monitoring the quantity of parts and recording the used quantity of parts 、 recording the production orders 、 recording the assembly sequence of operator and include providing alarm for the error operation with voice and sound-light through monitoring the pick-and-place time of the part and the weight of the workpiece box. The design idea and the working principle and the control scheme and the programming was discussed.

Key Words： Single error-proofing workstation； Error operation； Voice alerts.

隨着社会对产品成本降低、产品质量提高、产品更替快速、产品制造周期缩短等需求日趋迫切，对产品的质量稳定性的要求跟着不断提高。防差错工作站由控制管理工控机、控制plc、各个品种工件数量检测传感器、加工工具、组装后检测传感器组成。本文设计的单人防差错工作站电控系统，通过指示灯提示指引操作者取到正确的工件，并判断抓取工件的准确性，保证产品的安装无遗漏，并可将工件数量、工件组装顺序、各个传感器的变化值和各个工件抓取和安装耗费时间发给控制管理工控机，用于追溯和统计计算。

1 系统组成与功能分析

设计防差错工作站系统结构原理图如图1所示。

指示灯提示货架部件主要由提醒正确取货位置的光栅、工件检测秤传感器、工件盒、工件盒范围检测光栅等组成。操作员按照提醒正确取货位置的光栅的指示抓取工件，控制系统记录工件抓取前后的相应取货位置的重量，以及工件的抓取时间。控制系统根据重量变化和工件抓取时间判断抓取的正确性，避免误碰引起的报错提示。当未按指引提示抓取工件时，语音提示并且声光报警。

工具挂架部件主要由工具检测力传感器、工具挂件、工具挂架上的提示指示灯组成。操作员按照提示灯指示抓取工具对工件进行加工，加工完成后，将工具放回工具挂架，当放错位置时，控制系统触发声光报警。

装配台部件由提醒正确取货位置的光栅、工件检测秤传感器、工件安装夹具等组成。用于提示是否进行装配，控制系统记录每个工序装配过程中的重量变化值。

防错工作站系统布局图，如图1所示。

2 控制系统硬件设计

防错工作站系统的控制框图如图2所示，硬件主要由研华工控机、omron nj301型plc、ethercat站点、各个传感器、光栅组成。图中ethercat站点均由模拟量、数字量i/o输入输出模块组成。

2.1 防错工作站系统的工作要求

（1）指引操作者抓取工序工件或工具，放入指定的位置。

（2）当控制系统判断操作者违反安装顺序时，声光报警提示操作者，确认后继续进行工序的安装。控制系统具有误碰判断功能。

（3）记录操作情况包括中断操作和确认操作。

（4）记录操作过程中各工序传感器的变化情况。

（5）控制系统判断工件抓取情况，不确定工件是否抓取和安装时，只进行语音提示。

（6）工作流程为。

操作员触碰取工件位的指引光栅→记录当前时间、工序号和开始记录传感器的值→操作员离开指引光栅 判断是否为操作员误碰→记录当前时间，结束记录传感器的值→按照指引放置工件到装配位置→操作员触碰装配位指引光栅→判断是否为操作员误碰→记录当前时间、工序号和开始记录传感器的值→操作员离开装配位指引光栅→按照指引进行下一步操作。

2.2 核心器件

控制plc采用omron nj301-1100，具有以太网通讯接口

NX 数字输入单元I/O输入模块采用omron GX-ID1618 NPN输入

NX数字输出模块采用omron GX-OD1618 NPN输出

NX 模拟量输入模块采用omron GX-AD0471

2.3 传感器的选用

本系统中力传感器用于检测挂架的重量的变化，秤传感器用于检测工件或加工工件受力的变化。指示光栅用于提示在正确的位置操作，并且作为工序加工的顺序判断。

3 控制系统软件设计

防错工作站系统是顺序控制。所以plc采用步进顺控指令编程。plc控制程序包括初始化程序、复位程序和自动运行程序。研华工控机程序分为初始化程序，状态监测程序、状态分析处理程序、数据库读写程序、语音播放程序。

启动时系统的装配位置没有工件并且系统处于第一工序状态，启动后操作员不断装配生产，工作完成后，按下停止按钮，使系统处于待机等待状态。

4 结语

防错工作站主要应用于多品种同类产品的手工装配工作中，控制plc通过工控机获取产品的名称，进行产品加工导引，有效的保证了零件的装配顺序。通过检测取料架工件盒和装配工装的重量的变化情况和取料时间的评估判断，提醒操作者注意可能发生的问题，有效的减少了漏装和错装情况的发生。该系统已成功应用于产品装配线上，结果表明性能稳定，效果很好，具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]张学凯.防错技术在电子产品生产线的应用研究.上海交通大学硕士学位论文，2008.4.

[2]王军，王日梅，张雷.焊接生产线防错技术的应用[J].汽车工程师，2010（5）：57-59.

[3]王军，辇丽丽.防错技术在汽车车身焊装生产线上的应用[J].成组技术与生产现代化，2010，27（3）：10-12.

[4]李科维.装配防错系统在汽车混装生产线的应用[J].中国仪器仪表，2010（10）：54-57.

推荐访问:人防 差错 工作站 电控 设计