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永宏PLC在剥线沾锡打端子机上的应用

2019年01月04日 11:54:07 供稿:台湾永宏电机·上海范堤商贸·厦门永陞科技 周旭武

 摘要:本文主要阐述了永宏PLC在剥线沾锡打端子机上的应用,端子机指的是电线加工要用到的一种机器,它可以把五金头打压至电线端,然后再做导通。端子机打出来的端子通常是为了连接更方便,不用去焊接便能够稳定的将两根导线连接在一起,而在拆的时候只需拔掉就可以了。设备采用plc控制,该类型的设备可实现每小时约4000pcs的线材裁剪、剥皮、单端压着端子。单端沾锡+单头打端子,是目前国内市场上自动化程度最高的端子机之一。全自动化生产,智能化操作,简便、易管理,提高了生产的效率。

1行业介绍

端子机可以分类为全自动端子机、连剥带打端子机、超静音端子机、气动端子机、接线端子机、电脑线自动剥皮打端机、插针机端子机、金线端子机等。

一、全自动端子机可分为:1、全自动单头压着端子机(采用plc或者单片机控制,该类型的国产设备可实现每小时约5000pcs的线材裁剪、剥皮、单端压着端子,可自动检测端子压着品质。)

2、全自动单头压着单头扭线沾锡端子机(采用plc或者单片机控制,该类型的国产设备可实现每小时约4000pcs的线材裁剪、薄皮、单端压着端子,单端扭线+粘助焊剂+沾锡,可自动检测端子压着品质,是目前国内市场上自动化程度最高的端子机之一)

3、全自动双头压着端子机(采用plc或者单片机控制,该类型的国产设备可实现每小时约4500pcs的线材裁剪、薄皮、双端压着端子,可自动检测端子压着品质,精度极高)

4、全自动并线打端子机。采用plc或者单片机控制,伺服电机或者步进电机提供动力,生产过程无需人工参与,生产效率高,该类型的国产设备可实现每小时约7000pcs的线材裁剪、11000pcs的端子压着,期中3500pcs为并线压端子,7500pcs为单线压端子,可自动检测端子压着品质,具有上述三种全自动端子机的功能,是目前国内市场上自动化程度最高的端子机之一。

图1自动剥线沾锡打端子机

图2拉线、取线、后端沾锡结构图

图3剥线搓线、压着端子结构示意图

2系统设计方案

2.1方案背景

目前,电子行业,玩具行业,交通行业,医疗设备等各大行业的应用上都离不开连接线缆,插排线,焊锡线等线材耗材。因此,市场对各种不同类型的线材的需求量十分巨大,传统的人工半自动焊线,接线,冲压端子模式已经满足不了日益增长的需求。且在当今人力资源日趋紧张、行业竞争压力越来越大的情况下,迫切需要自动化生产加工设备。项目中,这款机器就实现了从原材料到成品的一条龙生产,使用机器自动化生产替代人工半自动化操作生产,产量大大增长,产品的品质也稳定可靠。与此同时,大大的缩短了生产时间与降低了生产过程中的耗能。

目前市场上主要的控制系统是PLC+人机+伺服系统+气缸控制或者是欧姆龙PLC+伺服+维纶触摸屏系统等智能控制方式来实现。PLC主要有永宏,三菱,欧姆龙;HMI主要有永宏,维纶,维控等。综合比较后,永宏FBs系列MA功能型PLC配套成统一系统较他品牌的产品有着卓越的优势。

表1剥线沾锡打端子机系统参考方案

2.2客户需求

根据客户要求,剥线沾锡打端子机设备功能上具有前端、后端沾锡功能,剥线,搓线,以及后端压着端子要求;且具有端子检查功能。控制上要求能够实现a.单步步序控制模式,方便调试设备使用;b.循环控制模式,生产时使用以及c.单次控制模式,打样品时使用,3个不同的操作要求。自动循环生产上,产量要求在4800PSC/小时以内,且剥线沾锡压着效果要良好稳定。

正常工作的时候,机器具有缺料的报警提示,故障停机显示以及产量到达提示等辅助功能。

在初步调试过程中,可以有高速、中速、低速3档不同速度的快速切换控制。能够做到生产过程中,随时减速运转,进行设备运行状态的检查。

表2剥线沾锡打端子机功能要求

2.3解决方案

剥线沾锡打端子机的核心控制系统由FATEKPLC构成,剥线沾锡打端子机规格参数如表 3 所示。

主机:FBs-60MAT2-AC从机:FBs-20MAT2-AC,使用永宏高速LINK进行主从数据高速交换处理。

操作控制上搭配一台永宏C3系列C3070SE触摸屏做智能操控,实时与PLC进行数据交换,显示当前运行的状态情况。

传动控制系统上,送线后端与排线轴使用永宏A5系列(USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60)伺服,实现1驱动器带2路电机进行高速运转。另外的沾锡旋转,剥线,拉线,搓线运转使用的是通用步进电机进行操作控制。压着端子使用高速冲压模组结构。

外围的电气元件包括外部的按钮开关,显示灯,蜂鸣器,接近开关传感器等,以及传动丝杆导轨、传动皮轮、气缸等组成。

该配置方案中,使用A51驱动器带动2路伺服电机,做到了方案稳定的功效,在满足速度控制要求的同时,也节省了设备的成本。只需占用一个驱动器的空间,将设备空间充分利用,做到利用得当。

表3剥线沾锡打端子机规格参数

3系统硬件设计

3.1硬件配置

表4剥线沾锡打端子机硬件配置表

图4剥线沾锡打端子机硬件配置图

3.2机械结构

剥线沾锡打端子机的机构由前端由拉线电机,切线刀架与搓线架以及取线放线结构,后端由剥线送线轴,横移排线轴以及压着端子模组组成,上端搭配送料转动轮盘,搭配光纤传感器检测结构组成等。以下图片是剥线沾锡打端子机结构分析图片。

 

图5前端结构图与上端送料结构图

图6前端取线结构与后端剥线、压着结构图

3.3电气控制

剥线沾锡打端子机的核心控制系统由FATEKPLC构成主机:FBs-60MAT2-AC从机:FBs-20MAT2-AC,使用永宏高速LINK进行主从数据高速交换处理。操作控制上搭配一台永宏C3系列C3070SE触摸屏做智能操控,实时与PLC进行数据交换,显示当前运行的状态。

传动控制系统上,送线后端与排线轴使用永宏A5系列(USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60)伺服,实现1驱动器带2路电机进行高速运转。另外的沾锡旋转,剥线,拉线,搓线运转使用的是通用步进电机进行操作控制。压着端子使用高速冲压模组结构。

 

图7剥线沾锡打端子机IO原理图

图8剥线沾锡打端子机电气控制柜

4系统软件设计

4.1工艺流程

设备工艺流程具体如下:a.打端轴移动待机位置b.拉线轴进行拉线c.夹线并切刀切线d.前后褪皮剥线e.退刀搓线并退线f.前端沾锡并下线&后端移动打压着端子并归位。

循环模式:动作依次循环进行,后端打端子未完成时,前端设备运行到取线位置进行等待就位。

单次模式:前端沾锡完毕,取线下线完毕前端待机停止,后端压着端子完成并回到待机位置后停止工作。

单步模式:点动启动按钮一次,设备自动运行一步工序动作,带一步工序完成后,设备保持当前的工作状态,需待下一次启动信号,方再进行下步动作启动。

图9设备运行工艺效果图

4.2控制流程

图10剥线沾锡打端子机工艺流程图

4.3PLCI/O点配置

根据设备工艺和控制流程要求,进行了永宏PLC程序I/O点配置;永宏PLC输入输出点配置如表5。

表5剥线沾锡打端子机主机IO点配置表

表6剥线沾锡打端子机从机IO点配置表

4.4PLC功能指令应用

4.4.1参数设置指令

永宏PLC脉冲输出的参数设置有专门的参数设置指令(FUN141),永宏FUN141指令的参数设置方式采用表格的形式进行参数编辑。例如:后剥皮电机PLC设置参数如表4-4,永宏PLC设置参数程序如图表7。

表7永宏PLC设置参数表

图11永宏PLC设置参数程序

脉冲输出指令

永宏PLC脉冲输出控制有专门的命令设置指令(FUN140),永宏FUN140指令的命令设置方式同样是采用表格的形式进行命令编辑;使用永宏脉冲输出指令可以很好的实现对台板的单轴高速定位控制。永宏PLC脉冲输出控制程序如图4-4,永宏PLC脉冲输出控制

图 12 脉冲输出控制程序

 

图 13 脉冲输出控制表格

永宏高速联机通讯指令

永宏PLC支持高速联机指令,该指令不受扫描周期的影响可以进行快速的数据交换,配合永宏表格编辑指令可方便的实现多台PLC之间的数据交换。永宏PLC高速联机程序如图4-6,永宏PLC高速联机通讯控制设置表格如图4-7。

图 14 永宏高速通讯控制程序

图 15 高速通讯表格

机械原点复归指令应用

通过永宏PLC的机械原点复归指令,用表格的形式可以很方便的实现机械原点的复归程序,而且回原精度很高。永宏机械原点复归有三种模式:MOD0、MOD1、MOD2可供客户选择使用。本系统采用了MOD1模式,MOD1模式下回原动作如图4-4所示。

图 16 机械原点复归 MOD1 模式
 

图 17 回原点程序指令

图 18 回原点程序定位表格

6结论

经过测试,剥线沾锡打端子机的动作要求满足客户需求。效率在4800Pcs/小时内,效率满足客户要求。且设备使用全套FATEK控制系统,在性能与价格上具有大大的优势,C3人机操作界面简单易学。生产效率高、故障率低。永宏整套解决剥线沾锡打端子机的需求,得到完美应用。

以下为现场测试效果图片。

图 19 单头搓线焊线 - 单头压着端子线材

图 20 双头剥线搓线沾锡线材

本文链接:http://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=35371

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