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永宏P(guān)LC在多刀自動(dòng)切割機(jī)上的應(yīng)用

時(shí)間:2015-08-04 15:18:07來(lái)源:胡揚(yáng)炬

導(dǎo)語(yǔ):?本文主要闡述了永宏P(guān)LC在多刀自動(dòng)切割機(jī)上的應(yīng)用;此設(shè)計(jì)由東莞海之龍科技有限公司設(shè)計(jì),通過(guò)采用永宏P(guān)LC高速脈沖輸出指令,很好的實(shí)現(xiàn)了精確定位切斷功能。

摘要:本文主要闡述了永宏P(guān)LC在多刀自動(dòng)切割機(jī)上的應(yīng)用;此設(shè)計(jì)由東莞海之龍科技有限公司設(shè)計(jì),通過(guò)采用永宏P(guān)LC高速脈沖輸出指令,很好的實(shí)現(xiàn)了精確定位切斷功能;并且采用FBs系列通訊口2實(shí)現(xiàn)高速聯(lián)機(jī)功能,從而實(shí)現(xiàn)6軸高速脈沖輸出,實(shí)現(xiàn)了多刀自動(dòng)切割機(jī)的6軸同動(dòng)控制;一般計(jì)數(shù)器與交替開關(guān)的巧妙搭配,實(shí)現(xiàn)了XY切割方正的任意組合,多組刀片同時(shí)切割,速度更快;機(jī)械手配合自動(dòng)上下料,更加節(jié)省人力資源,大大的加大了生產(chǎn)效率,理論單次動(dòng)作時(shí)間3S,單次動(dòng)作切割數(shù)目40片。

關(guān)鍵詞:永宏P(guān)LC;切割機(jī);高速脈沖輸出

一、引言

在機(jī)械加工過(guò)程中,板材切割常用方式有手工切割、半自動(dòng)切割機(jī)切割及數(shù)控切割機(jī)切割。手工切割靈活方便,但手工切割質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后續(xù)加工工作量大,同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣,生產(chǎn)效率低。半自動(dòng)切割機(jī)中仿形切割機(jī),切割工件的質(zhì)量較好,由于其使用切割模具,不適合于單件、小批量和大工件切割。其它類型半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,但其功能簡(jiǎn)單,只適合一些較規(guī)則形狀的零件切割。數(shù)控切割相對(duì)手動(dòng)和半自動(dòng)切割方式來(lái)說(shuō),可有效地提高板材切割地效率、切割質(zhì)量,減輕操作者地勞動(dòng)強(qiáng)度。在我國(guó)的一些中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中使用手工切割和半自動(dòng)切割方式還較為普遍。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,智能手機(jī)已成為人類生活中必不可缺的物品,而智能手機(jī)對(duì)內(nèi)存的需求很大,因此隨著智能手機(jī)的暢銷,帶動(dòng)了SD卡行業(yè)的迅速發(fā)展,SD卡生產(chǎn)工藝決定其需要使用到多刀切割機(jī)對(duì)一整塊SD卡進(jìn)行切割,將其切割成一塊一塊的SD卡,以前SD卡的切割采用半自動(dòng)式切割方法,采用自動(dòng)切割,人工上下料人工位置校準(zhǔn),這樣不但定位不準(zhǔn)而且還很費(fèi)人力;而多刀自動(dòng)切割機(jī)卻是針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)而研發(fā)的全自動(dòng)SD卡切割機(jī)(也可且其他產(chǎn)品,如U盤內(nèi)的芯片等)。內(nèi)存卡還未切割樣板圖片如圖1-1所示,內(nèi)存卡成品如圖1-2所示,多刀自動(dòng)切割機(jī)正視圖如圖1-3所示。

圖1-1內(nèi)存卡未切割樣板

圖1-2內(nèi)存卡成品

圖1-3多刀自動(dòng)切割機(jī)

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本方案多刀自動(dòng)切割機(jī)機(jī)主要分為電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)兩部分。電氣系統(tǒng)主要采用永宏P(guān)LC(FBs-60MCT2-AC和FBs-20MCT2-AC)、永宏10寸觸摸屏(HU102S-00)以及永宏A3系列伺服電機(jī);機(jī)械系統(tǒng)主要分切割部分和機(jī)械手部分,通過(guò)伺服精確定位確定切割位置上下料位置等,步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行送料動(dòng)作。多刀自動(dòng)切割機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-1。

設(shè)計(jì)參數(shù)

控制方式

永宏P(guān)LC

操作方式

永宏觸摸屏

驅(qū)動(dòng)方式

永宏伺服、步進(jìn)、氣缸

傳動(dòng)方式

皮帶輪/絲桿

定位方式

脈沖/方向

運(yùn)行速度

最高200Hz

運(yùn)行產(chǎn)量

最高800K/MIN

氣源壓力

0.5MP∽0.8MPa

電源電壓

220VAC

表2-1多刀自動(dòng)切割機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),多刀自動(dòng)機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2-2;它由PLC控制器、上位機(jī)、伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)系統(tǒng)等組成。本方案控制系統(tǒng)采用永宏B1系列PLC控制器;伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用永宏A3系列伺服驅(qū)動(dòng)器及其配套伺服電機(jī);通過(guò)PLC的高速脈沖指令控制伺服帶動(dòng)XYZ平臺(tái)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了切割位置的精確定位(切割誤差在一個(gè)絲以內(nèi))。上位機(jī)采用永宏HU系列觸摸屏,提供用戶操作界面和參數(shù)設(shè)置界面,用戶可根據(jù)自身具體需求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

圖2-2多刀自動(dòng)切割機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件配置

多刀自動(dòng)切割機(jī)的系統(tǒng)硬件由永宏FBs-60MCT2-AC和FBs-20MCT2-AC控制器、永宏HU102S觸摸屏、永宏A3系列伺服驅(qū)動(dòng)器及其配套伺服電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)和外圍輸入輸出線路(包括限位開關(guān)、指示燈、按鈕、氣缸等)組成。多刀自動(dòng)切割機(jī)系統(tǒng)硬件配置如圖3-1;多刀自動(dòng)切割機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表3-1。

圖3-1系統(tǒng)硬件配置

材料名稱

數(shù)量

型號(hào)

永宏P(guān)LC

2臺(tái)

FBs-60MCT2-AC

FBs-20MCT2-AC

永宏觸摸屏

1臺(tái)

HU102S

永宏伺服

5套

UninconA3-04S30P60B*1

UninconA3-04S30P60A*1

UninconA3-02S30P60A*3

 

通訊模塊

2臺(tái)

FBs-CB25

FBs-CB5

氣缸

6套

 

真空電磁閥

40套

 

傳感器

10套

 

電氣零部件

若干

 

機(jī)械零部件

若干

 

其他

若干

 

機(jī)架

1套

 

表3-1系統(tǒng)硬件明細(xì)表

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

多刀自動(dòng)切割機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要分為機(jī)械手部分、切割部分;通過(guò)通訊模塊進(jìn)行兩個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)的交換及動(dòng)作配合來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體運(yùn)行動(dòng)作。多刀自動(dòng)切割機(jī)機(jī)實(shí)物正視圖如圖3-2、多刀自動(dòng)切割機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)解析如圖3-3。

圖3-2多刀自動(dòng)切割機(jī)實(shí)物正視圖

圖3-3多刀自動(dòng)切割機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)解析圖

3.3電氣控制

多刀自動(dòng)切割機(jī)電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心電氣控制單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī),步進(jìn)電機(jī)和氣缸等執(zhí)行單元的控制。PLC接線如圖3-6,電氣控制柜接線如圖3-7。

圖3-6電控控制回路原理圖

圖3-7電氣控制柜接線圖

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1PLC控制流程

多刀自動(dòng)切割機(jī)PLC控制流程主要分為機(jī)械手部分上下料控制、切割部分X軸切割和Y軸切割控制;PLC控制流程圖如圖4-1。

圖4-1PLC控制流程示意圖

4.2PLCI/O點(diǎn)配置

根據(jù)切斷機(jī)PLC控制流程要求,進(jìn)行了PLC程序I/O點(diǎn)配置;主站PLCI/O配置如表4-1,從站PLCI/O配置表如表4-2。

主站PLC輸入點(diǎn)

編號(hào)

批注

編號(hào)

批注

X0

X1軸原點(diǎn)

X19

急停

X1

X1軸正限

X20

主軸切換氣缸原點(diǎn)

X2

X1軸負(fù)限

X21

主軸切換氣缸動(dòng)點(diǎn)

X3

Y1軸原點(diǎn)

X22

取料氣缸原點(diǎn)

X4

Y1軸正限

X23

取料氣缸動(dòng)點(diǎn)

X5

Y1軸負(fù)限

X24

擺盤氣缸原點(diǎn)

X6

Z軸原點(diǎn)

X25

擺盤氣缸動(dòng)點(diǎn)

X7

Z軸正限

X26

夾料氣缸原點(diǎn)

X8

Z軸負(fù)限

X27

夾料氣缸動(dòng)點(diǎn)

X12

伺服報(bào)警X1軸

X28

拉料氣缸原點(diǎn)

X13

伺服報(bào)警Y1軸

X29

拉料氣缸動(dòng)點(diǎn)

X14

伺服報(bào)警Z軸

X30

吸塑盤微動(dòng)

X16

啟動(dòng)

X31

料框感應(yīng)

X17

停止

X32

生產(chǎn)料感應(yīng)

X18

暫停

X33

視覺(jué)NG輸入

主站PLC輸出點(diǎn)

編號(hào)

批注

編號(hào)

批注

Y0

X1軸脈沖

Y12

主軸電機(jī)1

Y1

X1軸方向

Y13

主軸電機(jī)2

Y2

Y1軸脈沖

Y14

冷卻水1

Y3

Y1軸方向

Y15

冷卻水2

Y4

Z軸脈沖

Y16

平臺(tái)真空

Y5

Z軸方向

Y20

邊框廢料真空

Y8

運(yùn)行指示燈

Y21

取料真空

Y9

報(bào)警指示燈

Y22

視覺(jué)拍照

Y10

報(bào)警音

Y23

Z軸剎車

表4-1主站PLCI/O配置表

從站PLC輸入點(diǎn)

編號(hào)

批注

編號(hào)

批注

X0

X2軸原點(diǎn)

X4

料盤步進(jìn)原點(diǎn)

X1

X2軸負(fù)限

X5

料盤步進(jìn)負(fù)限

X2

Y2軸原點(diǎn)

X6

X2軸伺服報(bào)警

X3

Y2軸負(fù)限

X7

Y2軸伺服報(bào)警

從站PLC輸出點(diǎn)

編號(hào)

批注

編號(hào)

批注

Y0

X2軸脈沖

Y28

真空21

Y1

X2軸方向

Y29

真空22

Y2

Y2軸脈沖

Y30

真空23

Y3

Y2軸方向

Y31

真空24

Y4

步進(jìn)脈沖

Y32

真空25

Y5

步進(jìn)方向

Y33

真空26

Y6

X2軸伺服誤差清零

Y34

真空27

Y7

Y2軸伺服誤差清零

Y35

真空28

Y8

真空1

Y36

真空29

Y9

真空2

Y37

真空30

Y10

真空3

Y38

真空31

Y11

真空4

Y39

真空32

Y12

真空5

Y40

真空33

Y13

真空6

Y41

真空34

Y14

真空7

Y42

真空35

Y15

真空8

Y43

真空36

Y16

真空9

Y44

真空37

Y17

真空10

Y45

真空38

Y18

真空11

Y46

真空39

Y19

真空12

Y47

真空40

Y20

真空13

Y48

主軸氣缸

Y21

真空14

Y49

推料氣缸

Y22

真空15

Y50

拉料氣缸

Y23

真空16

Y51

夾料氣缸

Y24

真空17

Y52

頂料盤氣缸

Y25

真空18

Y53

頂料框氣缸

Y26

真空19

Y54

擺盤氣缸

Y27

真空20

Y55

上下料氣缸

表4-2從站PLCI/O配置表

五、永宏特色

5.1永宏高速脈沖輸出指令應(yīng)用

通過(guò)永宏P(guān)LC高速脈沖輸出指令HSPSO來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多刀自動(dòng)切割機(jī)伺服控制;A3伺服的編碼器為2500脈沖/圈,當(dāng)齒輪比設(shè)為1:1時(shí),PLC發(fā)送10000個(gè)脈沖伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈;在進(jìn)行PLC高速脈沖輸出設(shè)置時(shí)采用了PLS/DIR模式,并通過(guò)141指令設(shè)置最小設(shè)定單位來(lái)提高長(zhǎng)度的顯示精度。PLC脈沖輸出設(shè)置方式如圖4-2、PLC讀取電機(jī)位置程序如圖4-3,PLC發(fā)送脈沖指令如圖4-4。

圖4-2永宏I/O組態(tài)設(shè)置

圖4-3永宏141指令和143指令程序

圖4-4高速脈沖輸出指令程序

4.3永宏機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸指令應(yīng)用

通過(guò)永宏P(guān)LC的機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸指令,用表格的形式可以很方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)械原點(diǎn)的復(fù)歸程序,而且回原精度很高。永宏機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸有三種模式:MOD0、MOD1、MOD2可供客戶選擇使用。本程序采用了MOD1模式,MOD1模式下回原動(dòng)作如圖4-5所示。

圖4-5機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸MOD1模式

六、技術(shù)難點(diǎn)/技巧

1、客戶要求自動(dòng)切割機(jī)有兩種切割模式:多刀模式和單刀模式;

多刀模式相對(duì)簡(jiǎn)單,X軸與Y軸方向各切一次,切出的矩陣格與X軸和Y軸刀片數(shù)有關(guān);

單刀模式相對(duì)比較復(fù)雜,單刀即X軸Y軸刀片都只有一把刀片;這樣的話只能一次切一刀,這樣的話要將樣板切成一塊一塊的就必須控制XYZ軸配合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行S型切割動(dòng)作,其切割示意圖如圖5-1所示。

 

圖5-1單刀切割示意圖

用戶配合永宏HU102S觸摸屏,可便捷的對(duì)多刀切割進(jìn)行設(shè)置,可以設(shè)置X軸切割刀數(shù),Y軸切割刀數(shù),切割長(zhǎng)度等參數(shù),十分方便形象,更采用了永宏P(guān)LC配方功能的使用將數(shù)據(jù)以配方的形式保存下來(lái),以便下次要用時(shí)進(jìn)行調(diào)用,觸摸屏設(shè)置畫面如圖5-2所示。

圖5-2觸摸屏設(shè)置畫面

2.機(jī)械手?jǐn)[料,當(dāng)樣板切割完畢回到上下料點(diǎn)后,機(jī)械手取完成品,取料通過(guò)40個(gè)真空吸電磁閥及廢料真空吸電磁閥開啟吸住成品和廢料,機(jī)械手運(yùn)行到下料原點(diǎn)后進(jìn)行逐個(gè)下料,機(jī)械手每走到一位置后關(guān)閉對(duì)應(yīng)的真空閥,如果采用單純的記憶來(lái)寫程序,程序量很大,而且根據(jù)切割片數(shù)的不同擺放的位置都有所不同。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題根據(jù)切料同行同列在一條直線上的規(guī)律,采用首先定位第一片下料位置,計(jì)算第二片與第二下料位置的差進(jìn)行定位,這樣只需設(shè)定每行每列對(duì)應(yīng)的位置差補(bǔ)償則能實(shí)現(xiàn)定位下料。下料示意圖如圖5-3所示。機(jī)械手觸摸屏設(shè)置畫面如圖5-4所示。

圖5-3機(jī)械手下料示意圖

圖5-4機(jī)械手設(shè)置觸摸屏畫面

七、方案優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用效果

7.1方案優(yōu)勢(shì)

1.多刀自動(dòng)切割機(jī)是一款從上料、切割到下料全自動(dòng)運(yùn)行的自動(dòng)化設(shè)備,比同類型設(shè)備更快更省人力資源;

2.多刀自動(dòng)切割機(jī)有多刀和單刀模式可供客戶選擇,功能強(qiáng)大,可切割內(nèi)存卡、U盤芯片等等物品。

3.多刀自動(dòng)切割機(jī)擁有配方功能,客戶只需將數(shù)據(jù)存入配方,等要用時(shí)則只需調(diào)用配方十分方便。

4.多刀自動(dòng)切割機(jī)單刀模式切割自由度高,切割片數(shù)可根據(jù)客戶需求隨意設(shè)置。

7.2應(yīng)用效果

多刀自動(dòng)切割機(jī)從在料框取原料,到下料完成一個(gè)周期的最小時(shí)間為3S,而每個(gè)周期能切40片,采用永宏A3伺服速度更快,定位更精準(zhǔn),理論最高產(chǎn)量為115.2萬(wàn)片/天。

八、結(jié)論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,多刀自動(dòng)切割機(jī)的切割速度、機(jī)械手上下料速度和切割料的大小質(zhì)量都非常好,精度高、產(chǎn)量高、不良品低;從而充分證明了永宏P(guān)LC功能的強(qiáng)大性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]永宏可編程控制器使用手冊(cè)I和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司

[2]永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊(cè).臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司

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