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一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法

阅读：242发布：2024-02-24

专利汇可以提供一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于PLC的顶入式IML控制系统，包括可编程控制器、人机操作界面、至少一个传感器、三个运动伺服模块、输送带、静电发生器、真空阀以及各功能气缸，可编程控制器处理其信号输入端所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端发送控制命令；人机操作界面用于向所述可编程控制器发送控制命令及显示命令执行结果；传感器用于采集伺服轴或气动轴安全检测信号以及用于采集辅机和注塑机的安全检测信号；三个运动伺服模用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动距离以及速度。本发明顶入式IML控制系统及其控制方法，通过施耐德PLC作为主控制器，通过通信网络实现机械手与辅机之间的连接，采用编程方法实现机械手与辅机之间的互动，降低成本，减少调试教导时间。，下面是一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于PLC的顶入式IML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)和人机对话接口(13)，所述可编程控制器(1)处理其信号输入端(11)所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端(12)发送控制命令；
人机操作界面(2)，连接至可编程控制器(1)的人机对话接口(13)，用于向所述可编程控制器(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，用于采集伺服轴或气动轴安全检测信号以及用于采集辅机和注塑机的安全检测信号；
三个运动伺服模块(41，42，43)，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动；该三个运动伺服模块(41，42，43)分别具有通信接口(411，421，431)，三个通信接口(411，421，
431)均连接至所述可编程控制器(1)的信号输入端(11)和信号输出端(12)的管脚上，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动距离以及速度；
输送带，用于输送产品；
所述信号输出端(12)还连接有：
副臂上下气缸(51)，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上，用于控制机械手取产品上下移动；
标仓侧翻转气缸(52)，用于吸取标签进入机械手的工作区域；
标仓侧上下气缸(53)，用于吸取标签；
接产品侧翻转气缸(54)，用于吸取机械手传递过来的产品；
接产品侧上下气缸(55)，用于吸取产品后放入输送带；
静电发生器(56)，用于吸取标签后放入模具中，使标签能附着在模具上；
真空阀(57)，用于各种吸取标签或者是产品。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，所述可编程控制器(1)内部存有控制程序，根据人机操作界面(2)传来的指令，进行运算后，发出给三个运动伺服模块(41，42，43)以及多个电磁阀的控制命令，该控制命令包括启动命令、停止命令、正转命令、反转命令、速度命令；可编程控制器(1)接收三个运动伺服模块(41，42，43)的反馈信号以及安装在气缸的磁性开关的信号，通过控制程序进行运算后，把结果传递给人机操作界面(2)进行显示。
3.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，所述可编程控制器(1)内设有驱动器，所述驱动器通过动力线、编码器线以及刹车线连接到电机，通过通信电缆连接到PLC；驱动器内部的存储单元存有电机的电气参数值，其接收到PLC发出的控制命令，通过驱动器内部控制器进行运算，驱动功率单元输出相应的电压、电流和频率信号，驱动电机运转。
4.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，所述三个运动伺服模块(41，42，43)为三台电机动力单元，三台电机动力单元通过减速机连接到机械手的3个齿轮上，连接3个齿轮后，其分别控制机械手做横行、引拔和上下动作。
5.根据权利要求3所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，所述电磁阀为动力驱动单元，当需要驱动其中的一气缸动作时，PLC以IO接口的方式发出低电平信号，给电磁阀一个电压信号，电磁阀工作，通过气路连接，驱动与该电磁阀连接的气缸工作，为辅机上气缸的动作提供动力。
6.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，该顶入式IML控制系统还包括以太网通讯模块ETY，其是PLC的通讯接口，用于连接人机操作界面(2)和PLC。
7.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，该顶入式IML控制系统还包括光电接近开关，设置在气缸或电机驱动部的初始端和终端，通过光电接近开关，PLC能够获取机械运行状态的感知单元，光电接近开关也用作检测故障的重要检测单元，当电机或者气缸运行到位时，相对应的光电接近开关会发出信号给PLC，PLC只有当接收到安全信号时，方能发出下一步动作指令，否则PLC将停止发送动作信号，严重时发出报警命令。
8.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，所述静电发生器(56)设置在模具内，其用于：当把取到的标签纸放入模具内，静电发生器释放静电，让标签附着在模具上。
9.一种以权利要求1-8任意一项所述的顶入式IML控制系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
步骤一，标仓侧翻转气缸(52)翻转吸盘标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；
步骤二，机械手取完标签后，标仓侧翻转气缸(52)通过吸盘将标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；
步骤三，机械手上升，横行到注塑机正上方，等待开模完成；
步骤四，开模完成后，机械手下降，副臂上下气缸(51)下降，吸取产品；
步骤五，吸取产品后，副臂上下气缸(51)上升，引拔前进至模具；
步骤六，静电发生器放静电0.2-0.5S，真空发生器同时释放真空；
步骤七，机械手引拔后退，然后上升，并给注塑机一个允许合模信号，让注塑机开始生产产品；
步骤八，机械手横出至接产品位置，辅机接产品吸住，机械手副臂真空断开，机械手上升，引拔至取标签位置，进行循环取标签；
步骤九，接产品气缸运行至水平位，然后接产品气缸的驱动端下降，把产品放入输送线，然后复位，开始下一次循环。

说明书全文

一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及注塑自动化包装领域，具体的说是涉及一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着科技的不断发展，注塑行业的不断提升，人们对于塑料制品要求的不断完善，注塑行业一直面临着自动化，智能化，信息化，科技化等多方面技术的挑战。在目前的技术领域上，顶入式IML系统一般分成机械手加辅机两个部分，现有的技术也分为两大类，第一类：机械手一套控制系统，辅机一套控制系统；第二类:用一套控制系统直接控制机械手加辅机。第一类的技术上成本高，操作难度大，工程师操作需要控制两台控制器，第二类技术在第一类上做了优化，虽降低了成本以及操作难度，但专属性差，无法进行拓展，信息化水平低。因此，就需要一种成本低，操作容易，拓展性强的系统来满足客户的需求。

发明内容

[0003] 针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种基于PLC的顶入式IML控制系统及其控制方法，该顶入式IML控制系统通过通信网络实现机械手与辅机之间的连接，采用编程方法实现机械手与辅机之间的互动，降低成本，减少调试教导时间。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种基于PLC的顶入式IML控制系统，包括：

[0005] 可编程控制器，具有信号输入端、信号输出端和人机对话接口，所述可编程控制器处理其信号输入端所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端发送控制命令；

[0006] 人机操作界面，连接至可编程控制器的人机对话接口，用于向所述可编程控制器发送控制命令及显示命令执行结果；

[0007] 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，用于采集伺服轴或气动轴安全检测信号以及用于采集辅机和注塑机的安全检测信号；

[0008] 三个运动伺服模块，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动；该三个运动伺服模块分别具有通信接口，三个通信接口均连接至所述可编程控制器的信号输入端和信号输出端的管脚上，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动距离以及速度；

[0009] 输送带，用于输送产品；

[0010] 所述信号输出端还连接有：

[0011] 副臂上下气缸，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上，用于控制机械手取产品上下移动；

[0012] 标仓侧翻转气缸，用于吸取标签进入机械手的工作区域；

[0013] 标仓侧上下气缸，用于吸取标签；

[0014] 接产品侧翻转气缸，用于吸取机械手传递过来的产品；

[0015] 接产品侧上下气缸，用于吸取产品后放入输送带；

[0016] 静电发生器，用于吸取标签后放入模具中，使标签能附着在模具上；

[0017] 真空阀，用于各种吸取标签或者是产品。

[0018] 进一步的，所述可编程控制器内部存有控制程序，根据人机操作界面传来的指令，进行运算后，发出给三个运动伺服模块以及多个电磁阀的控制命令，该控制命令包括启动命令、停止命令、正转命令、反转命令、速度命令；可编程控制器接收三个运动伺服模块的反馈信号以及安装在气缸的磁性开关的信号，通过控制程序进行运算后，把结果传递给人机操作界面进行显示。

[0019] 更进一步的，所述可编程控制器内设有驱动器，所述驱动器通过动力线、编码器线以及刹车线连接到电机，通过通信电缆连接到PLC；驱动器内部的存储单元存有电机的电气参数值，其接收到PLC发出的控制命令，通过驱动器内部控制器进行运算，驱动功率单元输出相应的电压、电流和频率信号，驱动电机运转。

[0020] 更进一步的，所述三个运动伺服模块为三台电机动力单元，三台电机动力单元通过减速机连接到机械手的3个齿轮上，连接3个齿轮后，其分别控制机械手做横行、引拔和上下动作。

[0021] 更进一步的，所述电磁阀为动力驱动单元，当需要驱动其中的一气缸动作时，PLC以IO接口的方式发出低电平信号，给电磁阀一个电压信号，电磁阀工作，通过气路连接，驱动与该电磁阀连接的气缸工作，为辅机上气缸的动作提供动力。

[0022] 更进一步的，该顶入式IML控制系统还包括以太网通讯模块ETY，其是PLC的通讯接口，用于连接人机操作界面和PLC。

[0023] 更进一步的，该顶入式IML控制系统还包括光电接近开关，设置在气缸或电机驱动部的初始端和终端，通过光电接近开关，PLC能够获取机械运行状态的感知单元，光电接近开关也用作检测故障的重要检测单元，当电机或者气缸运行到位时，相对应的光电接近开关会发出信号给PLC，PLC只有当接收到安全信号时，方能发出下一步动作指令，否则PLC将停止发送动作信号，严重时发出报警命令。

[0024] 更进一步的，所述静电发生器设置在模具内，其用于：当把取到的标签纸放入模具内，静电发生器释放静电，让标签附着在模具上。

[0025] 一种顶入式IML控制系统的控制方法：其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

[0026] 步骤一，标仓侧翻转气缸翻转吸盘标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；

[0027] 步骤二，机械手取完标签后，标仓侧翻转气缸通过吸盘将标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；

[0028] 步骤三，机械手上升，横行到注塑机正上方，等待开模完成；

[0029] 步骤四，开模完成后，机械手下降，副臂上下气缸下降，吸取产品；

[0030] 步骤五，吸取产品后，副臂上下气缸上升，引拔前进至模具；

[0031] 步骤六，静电发生器放静电0.2-0.5S，真空发生器同时释放真空；

[0032] 步骤七，机械手引拔后退，然后上升，并给注塑机一个允许合模信号，让注塑机开始生产产品；

[0033] 步骤八，机械手横出至接产品位置，辅机接产品吸住，机械手副臂真空断开，机械手上升，引拔至取标签位置，进行循环取标签；

[0034] 步骤九，接产品气缸运行至水平位，然后接产品气缸的驱动端下降，把产品放入输送线，然后复位，开始下一次循环。

[0035] 相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明顶入式IML控制系统及其控制方法，通过施耐德PLC作为主控制器，通过通信网络实现机械手与辅机之间的连接，采用编程方法实现机械手与辅机之间的互动，降低成本，减少调试教导时间。附图说明

[0036] 图1为本发明基于PLC的顶入式IML控制系统的电路连接示意图。

[0037] 图2为本发明基于PLC的顶入式IML控制系统的控制方法的流程图。

[0038] 图3为图2的左侧流程放大图。

[0039] 图4为图2的中部流程上段的放大图。

[0040] 图5为图2的中部流程下段的放大图。

[0041] 图6为图2的右部流程放大图。

具体实施方式

[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0043] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0044] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0045] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0046] 实施例1，本发明的具体结构如下：

[0047] 请参照附图1，本发明的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，包括：

[0048] 可编程控制器1，具有信号输入端11、信号输出端12和人机对话接口13，所述可编程控制器1处理其信号输入端11所接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端12发送控制命令；

[0049] 人机操作界面2，连接至可编程控制器1的人机对话接口13，用于向所述可编程控制器1发送控制命令及显示命令执行结果；

[0050] 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，用于采集伺服轴或气动轴安全检测信号以及用于采集辅机和注塑机的安全检测信号；

[0051] 三个运动伺服模块41，42，43，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动；该三个运动伺服模块41，42，43分别具有通信接口411，421，431，三个通信接口411，421，431均连接至所述可编程控制器1的信号输入端11和信号输出端12的管脚上，分别用于控制机械手沿X轴、Y轴以及Z轴的移动距离以及速度；

[0052] 输送带，用于输送产品；

[0053] 所述信号输出端12还连接有：

[0054] 副臂上下气缸51，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上，用于控制机械手取产品上下移动；

[0055] 标仓侧翻转气缸52，用于吸取标签进入机械手的工作区域；

[0056] 标仓侧上下气缸53，用于吸取标签；

[0057] 接产品侧翻转气缸54，用于吸取机械手传递过来的产品；

[0058] 接产品侧上下气缸55，用于吸取产品后放入输送带；

[0059] 静电发生器56，用于吸取标签后放入模具中，使标签能附着在模具上；

[0060] 真空阀57，用于各种吸取标签或者是产品。

[0061] 本实施例的一种优选技术方案：所述可编程控制器1内部存有控制程序，根据人机操作界面2传来的指令，进行运算后，发出给三个运动伺服模块41，42，43以及多个电磁阀的控制命令，该控制命令包括启动命令、停止命令、正转命令、反转命令、速度命令；可编程控制器1接收三个运动伺服模块41，42，43的反馈信号以及安装在气缸的磁性开关的信号，通过控制程序进行运算后，把结果传递给人机操作界面2进行显示。

[0062] 本实施例的一种优选技术方案：所述可编程控制器1内设有驱动器，所述驱动器通过动力线、编码器线以及刹车线连接到电机，通过通信电缆连接到PLC；驱动器内部的存储单元存有电机的电气参数值，其接收到PLC发出的控制命令，通过驱动器内部控制器进行运算，驱动功率单元输出相应的电压、电流和频率信号，驱动电机运转。

[0063] 本实施例的一种优选技术方案：所述三个运动伺服模块41，42，43为三台电机动力单元，三台电机动力单元通过减速机连接到机械手的3个齿轮上，连接3个齿轮后，其分别控制机械手做横行、引拔和上下动作。

[0064] 本实施例的一种优选技术方案：所述电磁阀为动力驱动单元，当需要驱动其中的一气缸动作时，PLC以IO接口的方式发出低电平信号，给电磁阀一个电压信号，电磁阀工作，通过气路连接，驱动与该电磁阀连接的气缸工作，为辅机上气缸的动作提供动力。6.根据权利要求2所述的一种基于PLC的顶入式IML控制系统，其特征在于，该顶入式IML控制系统还包括以太网通讯模块ETY，其是PLC的通讯接口，用于连接人机操作界面2和PLC。

[0065] 本实施例的一种优选技术方案：该顶入式IML控制系统还包括光电接近开关，设置在气缸或电机驱动部的初始端和终端，通过光电接近开关，PLC能够获取机械运行状态的感知单元，光电接近开关也用作检测故障的重要检测单元，当电机或者气缸运行到位时，相对应的光电接近开关会发出信号给PLC，PLC只有当接收到安全信号时，方能发出下一步动作指令，否则PLC将停止发送动作信号，严重时发出报警命令。

[0066] 本实施例的一种优选技术方案：所述静电发生器56设置在模具内，其用于：当把取到的标签纸放入模具内，静电发生器释放静电，让标签附着在模具上。

[0067] 实施例2：

[0068] 如图2-6所示，本发明的一种顶入式IML控制系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

[0069] 步骤一，标仓侧翻转气缸52翻转吸盘标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；

[0070] 步骤二，机械手取完标签后，标仓侧翻转气缸52通过吸盘将标签后翻垂直，等待机械手进行取标签；

[0071] 步骤三，机械手上升，横行到注塑机正上方，等待开模完成；

[0072] 步骤四，开模完成后，机械手下降，副臂上下气缸51下降，吸取产品；

[0073] 步骤五，吸取产品后，副臂上下气缸51上升，引拔前进至模具；

[0074] 步骤六，静电发生器放静电0.2-0.5S，真空发生器同时释放真空；

[0075] 步骤七，机械手引拔后退，然后上升，并给注塑机一个允许合模信号，让注塑机开始生产产品；

[0076] 步骤八，机械手横出至接产品位置，辅机接产品吸住，机械手副臂真空断开，机械手上升，引拔至取标签位置，进行循环取标签；

[0077] 步骤九，接产品气缸运行至水平位，然后接产品气缸的驱动端下降，把产品放入输送线，然后复位，开始下一次循环。

[0078] 实施例3：本发明的PLC控制系统的工作流程分为三段程序，工作流程如下：

[0079] 第一段：标仓侧动作：

[0080] 1)一进入到自动状态，标仓侧翻转气缸翻转至标仓处，准备取标签；

[0081] 2)标仓侧上下气缸下降动作，真空吸；

[0082] 3)确认取到标签后，上下气缸上升动作；

[0083] 4)上升到位胡，标仓侧翻转气缸翻至垂直状态，等待机械手取标签；

[0084] 5)当机械手取完标签，并处于一个安全位置时，标仓侧动作进入下一个循环；

[0085] 第二段：机械手动作：

[0086] 1)机械手移动至标仓侧上方；

[0087] 2)机械手等到标仓已经取到标签并处于安全位置；

[0088] 3)机械手下降，引拔前进，机械手治具真空吸，标仓侧真空断；

[0089] 4)机械手引拔后退并上升，上升到位时给标仓一个再次循环的信号；

[0090] 5)机械手移动至注塑机上方，等待开模完成；

[0091] 6)机械手下降，副臂气缸下降，引拔前进，取产品真空吸打开；

[0092] 7)取到产品后，引拔后退，副臂气缸上升；

[0093] 8)引拔继续前进，治具真空吸断，并开始释放静电0.5S；

[0094] 9)机械手引拔后退并上升，上升到位后，输出一个允许合模信号，让注塑机开始射胶打产品；

[0095] 10)机械手移动至接产品侧上方，等待接产品处于安全位置，并且没有产品；

[0096] 11)机械手下降，副臂下降，引拔前进，机械手取产品真空吸断，接产品真空吸输出；

[0097] 12)接产品吸确认后，机械手引拔后退并上升，副臂气缸上升，并输出接产品开始动作的型号，开始准备进入下一个循环；

[0098] 第三段：接产品动作：

[0099] 1)当接收到接产品动作信号，确认安全后，接产品侧翻转气缸水平；

[0100] 2)接产品侧上下气缸下降，到位后，接产品真空吸断；

[0101] 3)接产品侧上下气缸上升，到位后，接产品翻转气缸翻转至垂直；

[0102] 4)等待下一次信号接收，准备下一次的循环。

[0103] 本发明中的机械手取标位置，放标位置，取产品位置，接产品位置可利用触摸屏设置。

[0104] 本控制系统中，运动伺服模块选用富士smart系列，可编程控制器选用施耐德的TM241CE40T，触摸屏选用HMIGXU3500。

[0105] 以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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