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永宏PLC应用于全自动灯丝绕丝机

发布者:慧控  时间:2017-7-3 16:42:54

行业介绍




工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业,都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程起着明显的提升作用:

       (1)提高生产过程的安全性;

       (2)提高生产效率;

       (3)提高产品质量;

       (4)减少生产过程的原材料、能源损耗。

全自动灯丝绕丝机Automatic filament winding machine自动灯丝绕制机是电光源行业专用的自动化设备。它广泛应用于绕制汽车灯、摩托车灯、金属卤化物灯、荧光灯、节能灯以及目前最新技术的高强度气体放电灯中的灯丝和电极。汽车灯泡中的灯丝,对灯泡的电光转换效率有着极为重要的影响,其形状特殊且种类繁多,大多都要靠手工绕制,只有较为简单的造型才能用专用机械来完成,但我国汽车灯的生产工艺目前还不统一,都有各自的特定要求,纯机械化的绕丝机很难普遍适应。国外生产的自动绕丝机已逐步向机电相结合的方向发展。


图1-1 全自动灯丝绕丝机外观图


系统设计方案


1、方案背景


        本项目是属于设备改进,使用PLC系统来代替之前的单片机系统,可以方便后期的设备维护,而且流程更改灵活性提高,而且人机画面操作简单直观,提升档次。目前用于加工特种灯丝的绕丝机,其控制送丝机构的大都采用凸轮-连杆直线机构或者气动执行机构。前者往往由于凸轮-连杆机构本身的加工精度差,而直接影响灯丝丝脚的尺寸精度;后者则需要空气压缩机作为动力源,并配备空气净化系统、汽缸以及相应的管道,这样设备不但结构复杂、占地面积大,而且加工灯丝丝脚的尺寸精度低,设备运行噪音大,环境污染严重。


图2-1 原全自动灯丝绕丝机电柜图


图2-2 原全自动灯丝绕丝机电柜控制板图

2、客户需求


由于客户之前使用的是设备是设备厂家使用单片机系统开发的,且客户做的行业属于夕阳产业,原厂家已改行,后期设备维护是一个比较大的问题,为了方便后期设备维护,客户决定大批量的将厂里的设备进行改进,改为通用的PLC系统,这样可以方便的对设备进行后期的维护。


全自动灯丝绕丝机目前市场上使用的控制系统方案有单片机控制步进或者伺服电机,PLC控制步进或者伺服电机,此次为客户提供了以下的控制方案,自动绕丝机系统方案如表2-1。



系统方案

控制部分

执行部分

优点

缺点

方案1

原单片机

原步进电机

维持客户原控制方案,经济

系统维护性差

方案2

原单片机

伺服电机

可提升设备效率

系统维护性差

方案3

永宏PLC+C3触摸屏

伺服电机

方便维护

不经济

方案4

永宏PLC+C3触摸屏

原步进电机

方便维护

经济划算


表2-1 全自动灯丝绕丝机系统方案


       最终为客户选择了方案四,此种方案原来的控制系统改动较小且经济实惠,方便客户的设备大批量的改进。

系统硬件配置


1、解决方案


        永宏FATEK FBS 系列PLC是一种外型小巧却具有媲美中大型 PLC功能的新一代小微型PLC,使用的是永宏自行研发整合的芯片,扫描速度快、功能强大,其通讯端口最多可达 5 个,最大I/O 数可为数字量输入256点,数字量输出256 点,单机多达4轴的伺服控制功能,永宏PLC主机支持直线插补功能,如果搭配上永宏新推出的FBS-30GM运动模块,可实现圆弧插补功能。FBS 主机有MA(经济型) 、MC(高功能型) 及MN(NC 定位型) 等三大类,点数由10点~60 点共计17种机型;扩展机/模块则有DI/DO14种机型,NI/NO 12 种机型。通讯外围则有 RS232、RS485、USB、Ethernet等界面共14种基板及模块。


图3-1 永宏FBS系列部分PLC及扩展模块样图


       该设备需要使用到6个输入点,12个输出点,最终为客户选择的方案为1个FBS-40MAT2-AC,以及C3070S触摸屏。该方案完全满足客户的控制要求,而且充分考虑到了机器的I/O余量(由于是第一台机器,且机器比较大,防止点数不够影响调试进度)。


2、硬件配置


        该机器设备使用的永宏FBS-40MAT2-AC 配置有24点24VDC数字输入,16点晶体管输出,通过合理的程序控制整条生产线的有条运行。搭配的人机C3070S触摸屏经FBS-232P0-9F-200通讯线与主机实现人机交互。

图3-2 全自动灯丝绕丝机电气硬件配置图


3、电气结构


        根据客户的工艺要求以及电气控制方案的选择,画出了全自动定量包装秤的电气接线图纸。如下:


图3-3全自动称重包装秤电气接线图


下图为现场调试现场机器:

图3-5 全自动灯丝绕丝机设备图

图3-5 全自动灯丝绕线机产品图


系统软件设计


1、工艺流程


        启动设备后,设备开始送料,此时加料也要松开,送料完成后,摆杆前伸之后推杆推下灯丝送料复位,绕线电机开始绕起始平台,然后开始绕第一层的灯丝,第一层完成后,绕线电机开始第二层绕线,第二层绕线完成后,绕线电机开始绕结束平头,绕好后切刀裁切,行走电机开始回原点,然后再进行送料,加料松开,绕线电机在运转的过程中顶针电机出绕平头的过程中顶针电机不转,加热为运行中一直运行。


2、控制流程


      按照客户的工艺要求画出了下图简易的控制流程图:



图4-1全自动灯丝绕丝秤控制主流程


3、IO配置


      根据系统的设计,搭配出如下I/0配置图:

图4-2 全自动定量包装秤配置


4、PLC功能指令

图4-3 永宏FBS伺服运动控制功能指令块


        本程序中用到了140通讯指令,主要用来进行脉冲输出,根据不同的运行过程,分别对伺服发出快速、中速和慢速的速度切换,从而进行精准放料达到客户要求的精度。永宏140伺服运动控制指令使用简便,方便理解,以及专有的NC定位语言可轻松实现PLC对伺服的控制功能。


图4-7 全自动定量包装秤触摸屏程序


       C3人机触摸屏拥有RS485和RS232复合口接口,可以RS232界面与永宏PLC通讯进行运行信号机参数给出,及通过RS485界面与两个称重仪表进行通讯来设置两个称重仪表的参数。由于仪表通讯参数过多,如果通过PLC进行中间通讯,会导致通讯时间过长,所以采用了触摸屏直接通讯称重仪表。


实施结果


1、调试重点


        通常用的绕线/绕丝机通常使用伺服,如在精度要求上要求不是很高时也可用变频器,该机器使用的是两路变频器控制再加之编码器反馈,调试之后客户使用尺测量后,客户对调试结果很满意。本文只要使用了140指令,需要精确控制伺服的走位。   

图5-1 全自动灯丝绕丝机程序注意点


2、成果


此项目运用到永宏140指令控制步进,其过程动作流程都要实时结合称重传感器给到模块的信号进行及时的动作,这些动作的准确性和快速性能决定最后的包装产量。在调试过程中,要尽量省去时间定时,但是还要保证在接收称重信号稳定的情况下才能省去。所以整个工艺流程的时间有效性对于整个设备的运作效率起到至关重要的作用。


永宏PLC优异的功能保证了此机器稳定可靠的运行,此例也充分的展示了永宏PLC强大的功能,它带给客户的不仅是成本的降低,更是功能应用的提升。




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