本文主要阐述了永宏PLC在滚筒刷支架折弯机上的应用。该设备主要用于生产滚筒刷支架，功能主要包含折弯、打耳、打扁、攻牙、倒角、裁剪等多道工序一次成型，解决了传统多台半自动设备繁杂工序。通过现场反复调试和实际应用效果，该设备很好的提高了生产效率、节约了人工成本，降低了劳动强度，既节约人工又省电，而且加工精度高。

　　文/厦门永陞科技有限公司

　　1 前言

　　1.1 行业介绍

　　滚筒漆刷是一种常用的涂料施工工具，被广泛应用于建筑、装饰、家具等行业。滚筒漆刷由刷毛和滚筒两部分组成，通过滚筒的旋转，在墙面或其它表面上均匀涂抹涂料。滚筒漆刷使用方便，涂料均匀，施工效率高，因此备受装修行业的青睐。伴随着人们对装修品质和环境友好性的要求提高，滚筒漆刷市场也得到了进一步发展。

　　随着国民经济的发展和居民收入水平的提高，人们对于住房的舒适度和美观度的要求越来越高。滚筒漆刷的使用范围也逐渐扩大，已经成为家居装修必不可少的工具。滚筒漆刷的种类也越来越丰富，包括平涂滚筒、毛刷滚筒、绒毛滚筒和棉绒滚筒等。此外，滚筒漆刷的规格、颜色和形状也日趋多样化。在质量和可靠性方面越来越得到重视，滚筒漆刷的品质也不断提高，能够适应各种不同使用环境和需求，满足顾客对于质量方面的要求。未来，行业将继续向“高品质、高附加值”方向发展，注重技术创新和产品质量，打造出更多更好的产品，满足不同用户的需求。同时，环保意识的提高和政策的支持，也将促进滚筒漆刷行业的

　　继续发展。

　　1.2 方案背景

　　目前，国内建筑装饰和家居装修正快速发展，滚筒漆刷的需求量不断增加，对滚筒漆刷质量的要求也越来越高，因此，对滚筒漆刷加工专用设备也提出了新的质量和效率要求。滚筒漆刷支架折弯机是滚筒刷生产线中广泛应用的一种折弯设备(见图1)，传统的折弯设备都是人工操作的工序，速度慢，劳动强度大，折弯角度没有保证，生产效率不高，不能适应现代自动化生产线的生产节律。

　　全自动滚筒刷支架折弯机可大程度的降低人工成本，节省开支，降低由人工操作带来的安全事故系数，并且可以实现各种规格的支架折弯，折弯在一定范围内任意调节，以适应不同产品对支架质量的要求。控制系统采用PLC控制，PLC不但能满足客户的控制要求，而且系统稳定性好、可操控性高(见图2)。

　　随着行业的发展，滚筒漆刷的种类也越来越丰富，包括平涂滚筒、毛刷滚筒、绒毛滚筒和棉绒滚筒等。此外，滚筒漆刷的规格、颜色和形状也日趋多样化。随着行业的发展，在质量和可靠性方面越来越得到重视，滚筒漆刷的品质也不断提高，能够适应各种不同环境和需求，满足顾客对于质量方面的要求。而滚筒刷支架折弯机解决了在裁断后再转到人工折弯或半自动折弯机上操作的步骤。自动折弯设备可以实现攻丝、折弯、打耳全部一体自动完成作业，比传统的人工裁断手动折弯以及自动折弯人工打耳提高了生产速度，减轻了工人劳动强度，不再拖着个沉重的周转箱转过来、转过去(图3)。

　　图1 滚筒刷支架折弯机设备图

　　图2 滚筒刷支架折弯机发展趋势图

　　图3 滚筒刷支架折弯机的步序图

　　1.3 客户需求

　　根据客户机械结构和适用产品折弯工艺需求，滚筒刷支架折弯机主要用于生产滚刷支架(图4)，功能主要包含：全自动调直、切断、打耳、打扁、倒角、攻丝等多道工序一次成型，解决了传统多台半自动设备复杂工序。

　　总的来说，全自动滚筒刷支架折弯机很好地完成了不同规格的滚筒刷支架折弯工作，同时也满足了客户需求;其主要技术指标是实现了不同规格、不同弯数、不同长度的滚筒刷支架生产。为了提高生产效率，保证送料精度，要求实现可以闭环送料，这就需要通过编码器反馈来实现送料精度，而永宏解决方案可以满足这些技术指标功能，并且应用效果稳定，操作简单易上手，生产效率高(见图5)。

　　图4 滚筒刷支架实物图

　　图5 滚筒刷支架折弯机的应用技术指标

　　2 方案配置

　　2.1 方案说明

　　根据客户要求以及工艺流程控制要求，对比其他方案，滚筒刷支架折弯机控制系统运动控制采用永宏PLC主机FBs-60MCT2-AC用于控制4轴伺服电机等动作控制，实现4轴伺服定位控制，编码器高速计数反馈技术指标要求;上位机采用永宏C2系列HMI作为操作界面，用于自动运行监控、手动操作调试、折弯参数设置、IO监控和报警信息显示等用户操作界面以及远程IOT维护;伺服电机采用永宏A6脉冲伺服，用于配合PLC实现定位控制等技术指标，送料转盘采用永宏B30变频器，实现前段料盘送料平稳。

　　2.2 搭配示意图(见图5)

　　图5 系统拓扑图

　　2.3 技术指标(见表1)

　　表1 系统技术指标要求

　　3 设备介绍

　　3.1 设备机构介绍(图6)

　　①送料校直

　　由伺服电机带动多组滚轮旋转进行进料并进行校直，滚轮与钢丝硬性机械接触送料，可能会有打滑现象，为了保证送料精度，通过编码器来反馈实时送料长度，并通过伺服电机来补偿，从而保证了送料精度。

　　②折弯切断机构

　　采用PLC控制系统，伺服电机成型，可以任意编辑成型形状，实现不用更换模具就可以生产市场上所有型号的滚筒刷支架。

　　③折耳机构

　　采用杠杆原理实现钢丝压扁成型，模具拆装更方便，更耐用。

　　④攻丝倒角机构

　　攻丝或倒角根据不同产品需要更换不同的刀头由伺服电机带动进行攻丝或倒角。

　　图6 滚筒刷支架折弯机工艺流程图

　　3.2 设备工艺介绍

　　根据机械结构和工艺要求，滚筒刷支架折弯机主要通过伺服电机带动滚轮进料，送料定位完成后折弯，完成设定折弯次数后进行切断操作。同时滚筒刷支架折弯机还需要实现以下多种工艺要求，显示当前工作步骤，能任意编辑成型形状。总而言之，滚筒刷支架

　　折弯机既需要很好的实现多种控制要求，同时也需要很好地实现多种工艺要求。

　　滚筒刷支架折弯机的工艺流程主要为：定位送料→攻丝倒角→折弯定位→旋转折弯、打耳→循环送料折弯→切断，这几部分的工艺流程是按照循环顺序执行的，从而达到很好的工艺效果。

　　3.3 HMI画面设计

　　人机交互触摸屏是设备与操作人员可视化交互的桥梁，在控制系统中起到了关键作用，同时也是整个控制系统的决策层，通过触摸屏发送命令给下位机PLC控制器，PLC接收到触摸屏发出的控制命令后将其转变为相应的控制信号后对设备进行精准控制。触摸屏还可以显示设备中的各个信号状态以及各个电机反馈的位置等。触摸屏界面也需要进行相应的编程，来实现人机交互控制与实现设备监控功能。触摸屏程序开发是基于永宏FvDesigner软件来设计开发的(图7)。

　　图7 FvDesigner编程软件

　　3.3.1 自动监控画面(图8)

　　滚筒刷支架折弯机人机交互界面的自动运行画面主要用于操作员查看当前运行参数、运行状态等信息显示。当生产的产品存在有所偏可以实时修改滚筒刷支架生产参数。

　　图8 滚筒刷支架折弯机自动监控画面

　　3.3.2 参数设置画面(图9)

　　滚筒刷支架折弯机人机交互界面的参数设置画面主要用于伺服电机运行速度，气缸和油缸阀动作时间以及攻丝倒角参数等。

　　图9 滚筒刷支架折弯机参数设置画面

　　3.3.3 支架形状编辑画面(图10)

　　滚筒刷支架折弯机人机交互界面上的编程画面用于帮助用户设置不同支架产品，可以根据不同产品需求设置对应的运行参数，参数可保存在HMI的配方中，方便下次生产该产品时可以直接从HMI配方系统中直接调用出来，无需再次输入产品参数，也可直接写入到PLC中直接生产所设置的产品。

　　图10 滚筒刷支架折弯机结果显示画面

　　4 方案特点

　　①系统稳定性和抗干扰能力很强

　　整个系统设计过程中，永宏PLC是以永宏自行研发的系统单晶片(SOC)制作而成，中央处理器整合的NC定位脉冲、高速计数以及高速中断等高级功能硬件电路于一体，速度更快，功能及可靠性能更加，使得机器在保证精准的情况下高速稳定的运行。

　　②可以生产任意成型形状

　　整个系统设计过程中，永宏PLC采用自编程方式编程，可以让用户自行编辑成型形状，实现一台设备就可以生产市场上所有型号的滚筒刷支架。

　　③配方储存功能

　　整个系统设计过程中，为了方便用户更换产品时快速调整参数，永宏HMI提供配方功能，用户可以根据需要随时调用配方数据，满足了生产过程中不同产品的需求。

　　④IOT远程维护

　　整个系统设计过程中，为了方便后期程序修改维护，提供物联网解决方案，搭配FATEK IoT的iAccess功能，轻松进行远程控制、远程故障排除以及维护远端HMI系统与PLC专案。

　　5 方案优势

　　①选用永宏PLC作为控制核心，具有结构紧凑、组装灵活、编程简单，抗干扰能力强、可靠性高等特点。

　　②选用永宏PLC作为控制核心，最大可作4轴的NC伺服马达控制。PLC提供的NC定位专用语言配合PLC的梯形图程序所提供的便利指令，可以轻易达成精密定位控制。

　　③永宏PLC编程软件具有仿真功能，减少了程序编写和现场调试时间，方便技术人员的调试工作，提高了工作效益。

　　④持多语言显示，适应各种出口国家的需求，同时拥有完备的报警功能可满足不同需求，在降低产品废品率的同时，还降低了误报警的可能性。

　　⑤人机界面搭配FATEK IoT的iAccess功能轻松维护远端HMI系统与PLC专案。

　　6 方案难点

　　难点1：如何实现自编程功能?

　　解决：由于滚筒刷支架的产品多样性，可以实现任意编辑成型形状。需要程序可以自编程功能。通过在连续地址中写入定义好的参数，在使用到对应地址参数时，根据不同的参数定义对应相应的动作执行。

　　难点2：折弯段数可以任意设置，如何实现通过一段的程序可重复所有段数的折弯?

　　解决：在进行滚筒刷支架折弯机的PLC整体程序设计和规划时，由于程序具有自定义编程功能，每一步的运行动作都存储在连续的缓存器中;所以在自动运行过程中，每一步都需调出存储对应位置的缓存器数据，只要变更V的值即可变更操作数的地址，利用此功能结合FBs-PLC的应用指令，可以用极简单的指令，实现功能强大、极具效率的控制应用。

　　难点3：送料滚轮会有打滑现场，如何保证送料精度?

　　解决：通过编码器高速计数反馈，实时把实际送料长度反馈给PLC，与理论长度对比后快速进行补偿，从而保证送料精度。

　　7 方案总结

　　通过现场调试，滚筒刷支架折弯机具有结构简单、操作便捷、便于维护、生产效率高、生产质量高等优点，实现了误差在± 0 . 5 m m的情况下，达到了600-1200pcs/小时的速度，在节省了大量人力的同时，还极大地提高了产品生产效率，并消除了人工操作的误差，从而使产品的生产过程变得高效、一致、简便、准确。该滚筒刷支架折弯机方案在滚筒漆刷行业中得到了越来越广泛的应用，以其高速度、高精度、高稳定性和很强的适用性，同时也得到了越来越多客户的认可。