摘要：本文主要闡述了永宏P(guān)LC在剝線沾錫打端子機(jī)上的應(yīng)用，端子機(jī)指的是電線加工要用到的一種機(jī)器，它可以把五金頭打壓至電線端，然后再做導(dǎo)通。端子機(jī)打出來(lái)的端子通常是為了連接更方便，不用去焊接便能夠穩(wěn)定的將兩根導(dǎo)線連接在一起，而在拆的時(shí)候只需拔掉就可以了。設(shè)備采用plc控制，該類型的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)約4000pcs的線材裁剪、剝皮、單端壓著端子。單端沾錫+單頭打端子，是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上自動(dòng)化程度最高的端子機(jī)之一。全自動(dòng)化生產(chǎn)，智能化操作，簡(jiǎn)便、易管理，提高了生產(chǎn)的效率。

1行業(yè)介紹

端子機(jī)可以分類為全自動(dòng)端子機(jī)、連剝帶打端子機(jī)、超靜音端子機(jī)、氣動(dòng)端子機(jī)、接線端子機(jī)、電腦線自動(dòng)剝皮打端機(jī)、插針機(jī)端子機(jī)、金線端子機(jī)等。

一、全自動(dòng)端子機(jī)可分為：1、全自動(dòng)單頭壓著端子機(jī)（采用plc或者單片機(jī)控制，該類型的國(guó)產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)約5000pcs的線材裁剪、剝皮、單端壓著端子，可自動(dòng)檢測(cè)端子壓著品質(zhì)。）

2、全自動(dòng)單頭壓著單頭扭線沾錫端子機(jī)（采用plc或者單片機(jī)控制，該類型的國(guó)產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)約4000pcs的線材裁剪、薄皮、單端壓著端子，單端扭線+粘助焊劑+沾錫，可自動(dòng)檢測(cè)端子壓著品質(zhì)，是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上自動(dòng)化程度最高的端子機(jī)之一）

3、全自動(dòng)雙頭壓著端子機(jī)（采用plc或者單片機(jī)控制，該類型的國(guó)產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)約4500pcs的線材裁剪、薄皮、雙端壓著端子，可自動(dòng)檢測(cè)端子壓著品質(zhì)，精度極高）

4、全自動(dòng)并線打端子機(jī)。采用plc或者單片機(jī)控制，伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，生產(chǎn)過程無(wú)需人工參與，生產(chǎn)效率高，該類型的國(guó)產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)約7000pcs的線材裁剪、11000pcs的端子壓著，期中3500pcs為并線壓端子，7500pcs為單線壓端子，可自動(dòng)檢測(cè)端子壓著品質(zhì)，具有上述三種全自動(dòng)端子機(jī)的功能，是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上自動(dòng)化程度最高的端子機(jī)之一。

圖1自動(dòng)剝線沾錫打端子機(jī)

圖2拉線、取線、后端沾錫結(jié)構(gòu)圖

圖3剝線搓線、壓著端子結(jié)構(gòu)示意圖

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1方案背景

目前，電子行業(yè)，玩具行業(yè)，交通行業(yè)，醫(yī)療設(shè)備等各大行業(yè)的應(yīng)用上都離不開連接線纜，插排線，焊錫線等線材耗材。因此，市場(chǎng)對(duì)各種不同類型的線材的需求量十分巨大，傳統(tǒng)的人工半自動(dòng)焊線，接線，沖壓端子模式已經(jīng)滿足不了日益增長(zhǎng)的需求。且在當(dāng)今人力資源日趨緊張、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大的情況下，迫切需要自動(dòng)化生產(chǎn)加工設(shè)備。項(xiàng)目中，這款機(jī)器就實(shí)現(xiàn)了從原材料到成品的一條龍生產(chǎn)，使用機(jī)器自動(dòng)化生產(chǎn)替代人工半自動(dòng)化操作生產(chǎn)，產(chǎn)量大大增長(zhǎng)，產(chǎn)品的品質(zhì)也穩(wěn)定可靠。與此同時(shí)，大大的縮短了生產(chǎn)時(shí)間與降低了生產(chǎn)過程中的耗能。

目前市場(chǎng)上主要的控制系統(tǒng)是PLC+人機(jī)+伺服系統(tǒng)+氣缸控制或者是歐姆龍PLC+伺服+維綸觸摸屏系統(tǒng)等智能控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC主要有永宏，三菱，歐姆龍；HMI主要有永宏，維綸，維控等。綜合比較后，永宏FBs系列MA功能型PLC配套成統(tǒng)一系統(tǒng)較他品牌的產(chǎn)品有著卓越的優(yōu)勢(shì)。

表1剝線沾錫打端子機(jī)系統(tǒng)參考方案

2.2客戶需求

根據(jù)客戶要求，剝線沾錫打端子機(jī)設(shè)備功能上具有前端、后端沾錫功能，剝線，搓線，以及后端壓著端子要求；且具有端子檢查功能。控制上要求能夠?qū)崿F(xiàn)a.單步步序控制模式，方便調(diào)試設(shè)備使用；b.循環(huán)控制模式，生產(chǎn)時(shí)使用以及c.單次控制模式，打樣品時(shí)使用，3個(gè)不同的操作要求。自動(dòng)循環(huán)生產(chǎn)上,產(chǎn)量要求在4800PSC/小時(shí)以內(nèi)，且剝線沾錫壓著效果要良好穩(wěn)定。

正常工作的時(shí)候，機(jī)器具有缺料的報(bào)警提示，故障停機(jī)顯示以及產(chǎn)量到達(dá)提示等輔助功能。

在初步調(diào)試過程中，可以有高速、中速、低速3檔不同速度的快速切換控制。能夠做到生產(chǎn)過程中，隨時(shí)減速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢查。

表2剝線沾錫打端子機(jī)功能要求

2.3解決方案

剝線沾錫打端子機(jī)的核心控制系統(tǒng)由FATEKPLC構(gòu)成，剝線沾錫打端子機(jī)規(guī)格參數(shù)如表 3 所示。

主機(jī)：FBs-60MAT2-AC從機(jī)：FBs-20MAT2-AC,使用永宏高速LINK進(jìn)行主從數(shù)據(jù)高速交換處理。

操作控制上搭配一臺(tái)永宏C3系列C3070SE觸摸屏做智能操控，實(shí)時(shí)與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，顯示當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)情況。

傳動(dòng)控制系統(tǒng)上，送線后端與排線軸使用永宏A5系列（USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60）伺服，實(shí)現(xiàn)1驅(qū)動(dòng)器帶2路電機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)。另外的沾錫旋轉(zhuǎn)，剝線，拉線，搓線運(yùn)轉(zhuǎn)使用的是通用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行操作控制。壓著端子使用高速?zèng)_壓模組結(jié)構(gòu)。

外圍的電氣元件包括外部的按鈕開關(guān)，顯示燈，蜂鳴器，接近開關(guān)傳感器等，以及傳動(dòng)絲桿導(dǎo)軌、傳動(dòng)皮輪、氣缸等組成。

該配置方案中，使用A51驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)2路伺服電機(jī)，做到了方案穩(wěn)定的功效，在滿足速度控制要求的同時(shí)，也節(jié)省了設(shè)備的成本。只需占用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的空間，將設(shè)備空間充分利用，做到利用得當(dāng)。

表3剝線沾錫打端子機(jī)規(guī)格參數(shù)

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件配置

表4剝線沾錫打端子機(jī)硬件配置表

圖4剝線沾錫打端子機(jī)硬件配置圖

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

剝線沾錫打端子機(jī)的機(jī)構(gòu)由前端由拉線電機(jī)，切線刀架與搓線架以及取線放線結(jié)構(gòu)，后端由剝線送線軸，橫移排線軸以及壓著端子模組組成，上端搭配送料轉(zhuǎn)動(dòng)輪盤，搭配光纖傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)組成等。以下圖片是剝線沾錫打端子機(jī)結(jié)構(gòu)分析圖片。

圖5前端結(jié)構(gòu)圖與上端送料結(jié)構(gòu)圖

圖6前端取線結(jié)構(gòu)與后端剝線、壓著結(jié)構(gòu)圖

3.3電氣控制

剝線沾錫打端子機(jī)的核心控制系統(tǒng)由FATEKPLC構(gòu)成主機(jī)：FBs-60MAT2-AC從機(jī):FBs-20MAT2-AC,使用永宏高速LINK進(jìn)行主從數(shù)據(jù)高速交換處理。操作控制上搭配一臺(tái)永宏C3系列C3070SE觸摸屏做智能操控，實(shí)時(shí)與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，顯示當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)。

傳動(dòng)控制系統(tǒng)上，送線后端與排線軸使用永宏A5系列（USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60）伺服，實(shí)現(xiàn)1驅(qū)動(dòng)器帶2路電機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)。另外的沾錫旋轉(zhuǎn)，剝線，拉線，搓線運(yùn)轉(zhuǎn)使用的是通用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行操作控制。壓著端子使用高速?zèng)_壓模組結(jié)構(gòu)。

圖7剝線沾錫打端子機(jī)IO原理圖

圖8剝線沾錫打端子機(jī)電氣控制柜

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1工藝流程

設(shè)備工藝流程具體如下：a.打端軸移動(dòng)待機(jī)位置b.拉線軸進(jìn)行拉線c.夾線并切刀切線d.前后褪皮剝線e.退刀搓線并退線f.前端沾錫并下線&后端移動(dòng)打壓著端子并歸位。

循環(huán)模式：動(dòng)作依次循環(huán)進(jìn)行，后端打端子未完成時(shí)，前端設(shè)備運(yùn)行到取線位置進(jìn)行等待就位。

單次模式：前端沾錫完畢，取線下線完畢前端待機(jī)停止，后端壓著端子完成并回到待機(jī)位置后停止工作。

單步模式：點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)按鈕一次，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行一步工序動(dòng)作，帶一步工序完成后，設(shè)備保持當(dāng)前的工作狀態(tài)，需待下一次啟動(dòng)信號(hào)，方再進(jìn)行下步動(dòng)作啟動(dòng)。

圖9設(shè)備運(yùn)行工藝效果圖

4.2控制流程

圖10剝線沾錫打端子機(jī)工藝流程圖

4.3PLCI/O點(diǎn)配置

根據(jù)設(shè)備工藝和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入輸出點(diǎn)配置如表5。

表5剝線沾錫打端子機(jī)主機(jī)IO點(diǎn)配置表

表6剝線沾錫打端子機(jī)從機(jī)IO點(diǎn)配置表

4.4PLC功能指令應(yīng)用

4.4.1參數(shù)設(shè)置指令

永宏P(guān)LC脈沖輸出的參數(shù)設(shè)置有專門的參數(shù)設(shè)置指令（FUN141），永宏FUN141指令的參數(shù)設(shè)置方式采用表格的形式進(jìn)行參數(shù)編輯。例如：后剝皮電機(jī)PLC設(shè)置參數(shù)如表4-4，永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)程序如圖表7。

表7永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)表

圖11永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)程序

脈沖輸出指令

永宏P(guān)LC脈沖輸出控制有專門的命令設(shè)置指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令設(shè)置方式同樣是采用表格的形式進(jìn)行命令編輯；使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)板的單軸高速定位控制。永宏P(guān)LC脈沖輸出控制程序如圖4-4，永宏P(guān)LC脈沖輸出控制

圖 12 脈沖輸出控制程序

圖 13 脈沖輸出控制表格

永宏高速聯(lián)機(jī)通訊指令

永宏P(guān)LC支持高速聯(lián)機(jī)指令，該指令不受掃描周期的影響可以進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換，配合永宏表格編輯指令可方便的實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。永宏P(guān)LC高速聯(lián)機(jī)程序如圖4-6，永宏P(guān)LC高速聯(lián)機(jī)通訊控制設(shè)置表格如圖4-7。

圖 14 永宏高速通訊控制程序

圖 15 高速通訊表格

機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸指令應(yīng)用

通過永宏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。本系統(tǒng)采用了MOD1模式，MOD1模式下回原動(dòng)作如圖4-4所示。

圖 16 機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸 MOD1 模式
 

圖 17 回原點(diǎn)程序指令

圖 18 回原點(diǎn)程序定位表格

6結(jié)論

經(jīng)過測(cè)試，剝線沾錫打端子機(jī)的動(dòng)作要求滿足客戶需求。效率在4800Pcs/小時(shí)內(nèi)，效率滿足客戶要求。且設(shè)備使用全套FATEK控制系統(tǒng)，在性能與價(jià)格上具有大大的優(yōu)勢(shì)，C3人機(jī)操作界面簡(jiǎn)單易學(xué)。生產(chǎn)效率高、故障率低。永宏整套解決剝線沾錫打端子機(jī)的需求，得到完美應(yīng)用。

以下為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效果圖片。

圖 19 單頭搓線焊線 - 單頭壓著端子線材

圖 20 雙頭剝線搓線沾錫線材