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中空玻璃自动涂胶系统的开发

      中空玻璃是一种良好的隔热、隔音并可降低建筑物自重的新型建筑材料,在绿色节能、安全、防雾等方面起着重要的作用。它将两片或多片玻璃与密封条、玻璃条粘接、密封。涂布丁基胶在制作中起到第一道密封作用。某玻璃厂涂胶过程存在密封胶浪费,涂胶不均匀,效率低等问题,迫切需要进行改进。
 
  一、系统总体设计
 
  原有系统有支撑台和支撑梁,涂胶机托盘固定在导向支撑梁上,胶枪固定在支撑梁尾端,支撑梁的每次移动可完成玻璃的单边涂胶,同一块玻璃四条边的涂胶工作需对玻璃翻转三次。系统设计的目的是要实现自动化程度较高的涂胶控制,不但可以避免涂胶的浪费、提高涂胶质量,还可以降低成本。根据现场的需要和对操作工人的调研,综合分析后确定方案如下: 
  (1)改造机械结构完成涂胶枪的两轴向运行 
  (2)选用PLC控制器提高涂胶的自动化程度 
  (3)选用伺服单元和伺服电机实现速度控制 
  (4)选用传感器实现对出胶和断胶的准确控制 
  (5)开发上位机监控软件实现涂胶过程的实时监控
 
  二、系统结构及硬件选型
 
  系统主要由机械和电气两部分组成。机械部分新增托盘和Y轴向导轨为新增结构。如图1所示。 
  1.支撑台 2.导向支撑梁 3.托盘 4.胶枪固定柱 5.X轴向导轨 6.Y轴向导轨  
  电气系统包括控上位机部分和下位机。上位机完成涂胶过程信息的实时显示和控制。下位机PLC接受现场传感器的信号,执行程序处理数据,驱动执行单元。主要器件选型情况如表1所示。
 
  三、伺服单元参数设置
 
  伺服单元的正常运行需对相关参数进行设置如下: 
  (一)速度控制方式的设定 
  当点胶机的出胶量一定时,伺服电机速度稳定时才能涂胶均匀,因此对伺服单元设置为速度控制方式,即Pn000.1=0。利用输入电压与速度成正比的关系,对速度输入指令进行设定。设定速度指令输入为+9V时,电机正向转速为1500r/min,输入为+3V时,电机正向转速为500 r/min。Pn300=900,Fn009的“rEF_0”属性设置为“donE”。 
  (二)启停时间的设定 
  为了得到较为平滑的恒定加减速度,需设定其软启动功能。如图2所示。图中Pn305是电机从停止状态达到最高转速所需要的时间,Pn306是电机从最高转速达到电机停止时间,ta为实际加速的,tb为实际减速的,nN为最高速度即额定速度,n为实际运行速度。  
  PLC模拟量输出信号的电压U和转速n满足: 
  根据经验调整加减速的时间设定ta=tb=100ms,nN=1500r/min,利用上述公式设置Pn305和Pn306。 
  (三)运行基本功能的设定 
  结合控制要求,伺服单元的控制需满足伺服ON始终有效、导向支撑梁和托盘均的正、反转控制;超程保护;电机自由运行停止和紧急停止。参数设定为: 
  Pn50A.1=0,Pn000.0=0,Pn50A.3=2,Pn50B.0=3,Pn001.1=2,Pn001.0=2。

  四、软件的开发
 
  (一)PLC软件的设计 
  PLC程序采用模块化的设计方法,用功能块来完成。FC1进行初始化,通过磁传感器完成托盘的复位;FC2采集上位机信息,根据上位机确定的玻璃规格选择伺服电机的运行速度;FC3玻璃初始位置的确认,通过光纤传感器检测以此判断是否进入自动四边涂胶过程;FC4四边涂胶功能,涂胶过程有4个顺序状态,状态1为X轴向,状态2为Y轴向,状态3为-X轴向,状态4为-Y轴向;FC5对下一玻璃到位情况进行检测,在设定的时间内如果检测到玻璃到位,则对该玻璃的规格进行确认,如果未检测到下一玻璃则完成控制过程。 
  (二)MCGS组态软件设计 
  上位机监控系统主画面包括用户登录,手/自动控制,通讯测试,历史查询和打印四个子画面。在进行控制或参数设置之前,需先对PLC和上位机的通讯连接进行检测。所有电机的启动、手动、自动的检测以及传感器的检测用Light控件显示检测状态,并以颜色区分连接状态。进入手/自动控制方式后,先选择玻璃规格,确定涂胶量和电机运行速度后进入控制模式,每个伺服电机均可实现正反转手/自动,二者之间设有互锁。此外显示已涂胶玻璃的规格、加工时间、伺服报警情况,可对历史数据条件查询、打印。
 
  五、结论
 
  自动涂胶监控系统。经过调试后已投入使用,各个功能均达到了改造要求,达到了预期的效果。
 

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