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永宏 PLC 应用于全自动裁线剥皮双头端子压着机

时间:2021-08-04 21:03:04来源:谢宝华

导语:​本文主要阐述了永宏PLC在线材加工行业双头排线端子机上的应用;核心部件为永宏PLC与永宏A5系列伺服。设备主要由多轴伺服与步进带配合丝杆导轨/皮带轮带动,前后端子机由变频控制板驱动;辅以执行气动机构与供线、供端电机等组成主体驱动系统。通过PLC优化的程序结构结合永宏A5系列伺服精准的定位功能,实现了设备高效分线、切线、搓线、打端等系列工艺,线材加工变得简单高效。

 1 行业介绍

  全自动排线机, 业内又称为排线全自动端子压着机,是一种可以将电线定长裁断,定长剥皮,然后再打上端子的自动化设备。其加工好的线缆无需焊接便能够稳定地将两根导线连接在一起,大大方便了线路的连接工作, 适用于多种需要电路连接的场合,比如电视、电脑、手机、相机、汽车、空调、收音机、飞机、火车等。目前全自动排线端子机主要分为单头、双头两种,拥有广阔的市场应用空间。

  此项目为全自动双头排线端子机,基本上为全伺服电机控制,效率高,性能稳定。只要把待生产的排线与端子装到设备指定位置,在人机界面进行产品特征(线材规格,产品PIN数,分线参数,产品长度等)的简单设定, 按下启动按键,设备就可以按设定要求自动完成送线,分线,裁线,剥皮,搓线,送端子及端子压接等动作,实现连续自动化生产。

  2 系统设计方案

  2.1 方案背景

  设备主要包括切线、剥皮、搓线、打端、分线、出线等多个部分:通过拉线伺服进行排线进料,切刀将排线切断,前剥皮伺服与后剥皮步进配合切刀将线材表皮剥掉,搓线气缸完成剥后线芯扭搓。拉线伺服通过配合分线气缸实现排线收尾的分线,另外该设备还支持排线中段多段间隔分线功能;前端移动伺服与端子机配合实现连续快速打端,后端移动过伺服与后端子机配合实现后端连续快速打端子以及出线动作。前后端PIN位与PIN宽可独立设定,稳定实现前后端压着不同类型端子。

  图 1 全自动裁线剥皮双头端子压着机设备示例

  目前市场上主要的控制系统是PLC+伺服的方式, 部分采用单片机+伺服方式或带PLC功能的伺服等。PLC 主要有三菱、台达等,HMI主要有维纶通、台达、维控等。综合比较后,永宏FBS系列PLC+触摸屏+A5伺服的成套方案在性价比和功能稳定等综合性能上较其他产品方案有优势。

全自动裁线剥皮双头端子压着机系统参考方案.jpg  

表 1 全自动裁线剥皮双头端子压着机系统参考方案

  2.2 客户需求

  根据客户要求,单机共计七个轴NC控制,其中五个伺服轴加两个步进轴控制;前后端子机在自动打端情况下端子机能连续快速运转,保证打端效率与成品效果, 且可以实现任意PIN线材的跳打功能;点动下则可以打端一步一动,打完可切回自动工作流程。排线分线功能除了市面上常见的首尾分线可设功能外,增加多段中间分线间隔与长度可设,实现中间分线功能,利于电脑排线等产品的线路高效并接。

  2.3 解决方案

  全自动裁线剥皮双头端子压着机的核心控制系统是永宏FBS-24MCT2-AC主机与FBS-24MAT2-AC主机各一台,搭载FBS-16YT与FBS-8YT扩展模块各一台,两台主机间通过各自扩展一块FBS-CB5通讯模版进行FATEK高速联机,可实现系统的八轴高速脉冲输出定位。伺服系统采用永宏A5系列双轴驱动器两台+A5系列单轴驱动器一台搭配五台A5伺服电机;传动系统由减速机、丝杆、皮带轮等构成;设备应用还包括了外围的光纤传感器、槽型传感器,以及开关、按钮等元器件。

3 系统硬件设计

  3.1硬件配图

全自动裁线剥皮双头端子压着机具体功能要求.png  

表 2 全自动裁线剥皮双头端子压着机具体功能要求

全自动裁线剥皮双头端子压着机规格参数.png   

 表 3 全自动裁线剥皮双头端子压着机规格参数

  设备核心主要由前端打端子、中间切线剥皮分线、后端打端子出料三大部分组成。排线的分线、切线、剥线等系列动作均通过拉线伺服配合切刀轴、前剥皮轴、后剥皮轴、分线气缸等完成;前端打端子通过前端伺服轴带动丝杆移位配合前端端子机实现;后端打端子通过后端伺服轴带动丝杆移位配合后端端子机实现。各端子机通过变频板可外部调节速度;为提高打端效率,打端移动伺服启动由对应的打端最低点感应器信号触发。整个系统配合供线、供端电机实现自动上料;各异常检测传感器做报警反馈保护。

 全自动裁线剥皮双头端子压着机硬件配置表.jpg 

表 4 全自动裁线剥皮双头端子压着机硬件配置表

全自动单端压着浸锡机硬件配置图.png  

图 2 全自动单端压着浸锡机硬件配置图

  设备开发调机过程中主站控制器PORT0与HMI连接,为便于程序调试与监控,主站采用FBS-CB25通讯板,通过通讯板的RS232口连接PC调试;设备调试完成后换回原始配置的FBS-CB5板子。

  3.2 机械结构

  全自动单端压着浸锡机主要由前端伺服、前剥皮伺服、切刀伺服、后剥皮步进、拉线伺服、后端伺服、转向步进与分线刀组成主体结构。

  全自动裁线剥皮双头端子压着机 - 机械结构分布 -1.png

图 3 全自动裁线剥皮双头端子压着机 - 机械结构分布 -1

 全自动裁线剥皮双头端子压着机 机械结构分布 -2.png 

图 4 全自动裁线剥皮双头端子压着机 机械结构分布 -2

  3.3 电气控制

  全自动裁线剥皮双头端子压着机的核心控制系统由两台永宏FBS些列PLC主机,各扩展一块FBS-CB5通讯模块,高速联机可组成多至8轴NC定位控制系统。PLC接线如图5所示,电气控制柜接线图如6所示。

  全自动裁线剥皮双头端子压着机 部分 IO 接线原理图.png

图 5 全自动裁线剥皮双头端子压着机 部分 IO 接线原理图

全自动裁线剥皮双头端子压着机 电气控制柜图.png  

图 6 全自动裁线剥皮双头端子压着机 电气控制柜图

  4系统软件设计

  4.1 工艺流程

  设备工艺流程简介如下:

  条件满足情况下点击复位,各轴伺服/步进按顺序回原点;若已提前打开弃线开关,系统复归完成后会自动进行弃线动作:拉线轴与分线到配合进行分线动作,分线完成后切刀与剥皮轴进行切线与剥线,后端两轴配合将弃线产品夹取出线。复位弃线完成后看,若自动运行启动,前端可直接进行移动打端;前打端完成后拉线轴配合切刀轴、分线刀等部件进行拉线、分线、切线、扭线动作;完成以上动作后,前剥轴、后剥轴配合切刀实现剥皮功能; 随后前端进行下一次移动打端动作,后端则进行首次移动打端动作并配合旋转步进完成出线动作。

  4.2 控制流程(见图7)

全自动裁线剥皮双头端子压着机 工艺流程简图.png  

图 7 全自动裁线剥皮双头端子压着机 工艺流程简图

  4.3 PLC I/O点配置

  根据设备工艺流程和控制流程要求,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所示。

 表5-1.png 

表5-2.png

表5-3.png

表 5-1、2、3 全自动裁线剥皮双头端子压着机 IO 点配置表

  4.4工艺编程应用

  4.4.1 PIN位跳打控制

  自动运行时端子机连续运转效率才高,而前端伺服需要在端子机一次往复运动周期内完成移位,否则会造成打端不良甚至卡机;另外本系统需要实现1-24PIN间任意PIN位跳打功能。因此根据用户在人机界面的控制设定, 结合PLC的变址功能,系统设计了提前自动运算出所需打端的各个坐标位置,前端伺服配合端子机进行位置移动。

  PIN 位跳打坐标自动预算.png

图 8 PIN 位跳打坐标自动预算

  4.4.2排线中间分线控制

  根据市场发展需求,部分场合除了排线首尾分线外,还需要中间分线若干段,为此设计了四段中间分线功能;四段间距与长度自由可设定。通过永宏PLC高效的表格型NC定位指令,统一控制表格,自动赋值运行与判断。

中间分线功能种类分析示例图.png  

图 9 中间分线功能种类分析示例图

中间分线功能实现程序示例图.png 

 图 10 中间分线功能实现程序示例图

  4.5 触摸屏画面设计(图11、12、13)

  5 结论

主控画面示例.png  

图 11 主控画面示例

 打端画面示例.png 

图 12 打端画面示例

  配方画面示例.png

图 13 配方画面示例


  通过现场调试,全自动裁线剥皮双头端子压着机工艺动作均已完善,功能满足客户需求;现场进行了样品加工测试,产品加工效果与效率均符合客户要求。

  生产产品示例(无中间分线).png

图 14 生产产品示例(无中间分线)

 生产产品示例(带中间分线).png 

图 15 生产产品示例(带中间分线)


标签: PLC人机界面伺服系统

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