FX1N PLC在套管燙印切斷機(jī)中的應(yīng)用

1 引言
在電容器等分立式電子元器件生產(chǎn)過程中，套管燙印切斷機(jī)是實(shí)現(xiàn)元器件外殼套管連續(xù)自動(dòng)傳送、熱燙印商標(biāo)、切斷的設(shè)備。由于本公司在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中起步較早，國(guó)內(nèi)無法找到這種專用設(shè)備。考慮進(jìn)口設(shè)備價(jià)值太高，而且不一定能適合本司要求，公司與南通大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了這套套管自動(dòng)燙印和切斷設(shè)備。它能夠適應(yīng)各種規(guī)格批次，具有定長(zhǎng)控制準(zhǔn)確、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

2 工藝參數(shù)及調(diào)節(jié)范圍及控制精度要求
2.1 工藝參數(shù)
(1) 套管折徑寬度:30~170mm;
(2) 套管厚度:0.1~0.5mm;
(3) 燙金紙寬度:60±1mm。
2.2 調(diào)節(jié)范圍及控制精度要求
(1) 進(jìn)給長(zhǎng)度:1~500mm連續(xù)可調(diào)，誤差范圍±0.5%;
(2) 進(jìn)給速度:40~450mm/s連續(xù)可調(diào);
(3) 燙金頭溫度:10℃~300℃連續(xù)可調(diào);
(4) 燙金時(shí)間:0.00~2.00s連續(xù)可調(diào);
(5) 進(jìn)給長(zhǎng)度:1~300mm連續(xù)可調(diào)，誤差范圍±2%;
(6) 進(jìn)給速度:120~300mm/s連續(xù)可調(diào)。

3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
系統(tǒng)主控制采用FX1N PLC，它是三菱公司推出的超小型可編程序控制器。它具有緊湊的機(jī)身設(shè)計(jì)，電源、CPU、存儲(chǔ)器、輸出輸入組成一個(gè)單元的可編程序控制器，同時(shí)在AC電源DC輸入型中內(nèi)置傳感器用的DC24V供應(yīng)電源。具有一定的擴(kuò)展單元，可使用FX0N系列和FX2N系列的擴(kuò)展模塊和擴(kuò)展單元，輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備最大可擴(kuò)展至128點(diǎn)。強(qiáng)大的指令功能，支持輸入輸出高速處理，如高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出功能。可進(jìn)行各種鏈接，便于與人機(jī)介面鏈接以及較高的性價(jià)比。無疑能夠滿足我們控制的需要。
燙金加熱溫控采用FX2N-2LC溫控?cái)U(kuò)展模塊，省去老式溫控器，無須模擬量模塊就可輕松將溫度值傳至人機(jī)介面，達(dá)到溫度的精確控制。
套管定長(zhǎng)輸送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器與HC-KFS43伺服電機(jī)構(gòu)成。
燙金紙定長(zhǎng)輸送系統(tǒng)采用日本東方電機(jī)出品的UPK569AJW步進(jìn)機(jī)構(gòu)。
三菱公司的F940GOT-SWD-C觸摸屏構(gòu)成人機(jī)的交換窗口。F940GOT-SWD-C為5.7英寸8彩色人機(jī)介面，具有許多特點(diǎn):與外界鏈接方便，通過自帶RS-422接口、RS-232C接口實(shí)現(xiàn)編程與PLC通信;闊視角的液晶顯示，具有LCD背光照明功能，即使無光照也能看清顯示內(nèi)容;內(nèi)置FX-10P功能使PLC順序程序的調(diào)試及保養(yǎng)變得方便，在F940GOT輕松完成PLC程序的讀出、寫入、插入、刪除、監(jiān)控;通過菜單設(shè)定可以顯示日文、英文、韓文、及中文漢字，提供豐富的圖形編輯功能;通過定義觸摸鍵替代普通控制按鈕作為控制鍵;為保護(hù)PLC程序，可以設(shè)定密碼，禁止讀出與寫入。

4 工作原理與控制方案
整機(jī)工作原理示意圖如圖1所示。套管定長(zhǎng)傳送過程實(shí)現(xiàn):PLC的Y1發(fā)出伺服脈沖，通過MR-J2S-40A交流伺服放大器驅(qū)動(dòng)HC-KFS43伺服電機(jī)，再經(jīng)過減速機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥1，帶動(dòng)套管定長(zhǎng)傳送。套管長(zhǎng)度、傳送速度、產(chǎn)品數(shù)量的檢查、設(shè)定全部在人機(jī)介面完成。并且可以預(yù)設(shè)目標(biāo)數(shù)量，到達(dá)自動(dòng)停機(jī)。對(duì)于套管有無、位置偏移的檢測(cè)全部有傳感器接受，傳至PLC與人機(jī)介面，完成準(zhǔn)確報(bào)警內(nèi)容。

圖1 整機(jī)工作原理示意圖
燙金紙定長(zhǎng)傳送過程實(shí)現(xiàn):PLC的Y0發(fā)出步進(jìn)脈沖，UPK569AJW步進(jìn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主動(dòng)輥2實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)傳送。燙金紙長(zhǎng)度、傳送速度設(shè)定全部在人機(jī)介面完成。
燙金過程實(shí)現(xiàn):氣缸帶動(dòng)燙金頭作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，燙金延時(shí)時(shí)間可調(diào)節(jié)。

5 程序設(shè)計(jì)
5.1 PLC的I/O分配
PLC的I/O分配參見附表:
附表 I/O地址分配表

5.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)
人機(jī)界面選用觸摸屏技術(shù)。觸摸屏顯示共有14個(gè)顯示畫面，畫面顯示層次以及相應(yīng)畫面進(jìn)入、退出的觸摸鍵名稱如下所示:

(1) 燙金紙點(diǎn)動(dòng)
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[燙金紙點(diǎn)動(dòng)]”畫面，同時(shí)接通步進(jìn)電機(jī)(燙金紙拖動(dòng)電機(jī))系統(tǒng)部分的電源。然后即可對(duì)燙金紙進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、進(jìn)給控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè);
(2) 套管帶點(diǎn)動(dòng)
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[套管帶點(diǎn)動(dòng)]”畫面，同時(shí)接通伺服電機(jī)(套管帶拖動(dòng)電機(jī))系統(tǒng)部分的電源。然后即可對(duì)套管帶進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、進(jìn)給控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè);
(3) 加熱管控制
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[加熱管控制]”畫面，同時(shí)接通加熱管系統(tǒng)部分的電源。然后即可對(duì)加熱管進(jìn)行進(jìn)給參數(shù)設(shè)定、溫度控制和監(jiān)測(cè);
(4) 氣缸控制
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[氣缸控制]”畫面，即可單獨(dú)對(duì)燙金頭氣缸和切刀氣缸進(jìn)行上/下控制和檢測(cè);
(5) 傳感檢測(cè)
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[傳感檢測(cè)]”畫面，即可監(jiān)測(cè)各種傳感器信號(hào)，這些信號(hào)包括:燙金紙有無、套管帶有無、套管帶上偏、套管帶下偏、氣缸壓力、伺服急停、光幕保護(hù);
(6) 三色燈檢測(cè)
按下此鍵，則進(jìn)入“手動(dòng)操作[三色燈檢測(cè)]”畫面，即可對(duì)三色燈進(jìn)行檢測(cè);
(7) 單動(dòng)裁切
設(shè)置套管帶的進(jìn)給長(zhǎng)度、速度;單動(dòng)裁切套管;監(jiān)測(cè)單動(dòng)裁切過程中的各種運(yùn)行狀態(tài);
(8) 自動(dòng)裁切
設(shè)置套管帶的進(jìn)給長(zhǎng)度、速度;自動(dòng)連續(xù)裁切套管;監(jiān)測(cè)自動(dòng)裁切過程中的各種運(yùn)行狀態(tài);
(9) 單動(dòng)燙金裁切
設(shè)置燙金紙、套管帶的進(jìn)給長(zhǎng)度、速度;加熱管(燙金頭)的燙金溫度、燙金時(shí)間;單動(dòng)燙金和裁切，監(jiān)測(cè)單動(dòng)燙金裁切過程中的各種運(yùn)行狀態(tài);
(10) 自動(dòng)燙金裁切
設(shè)置燙金紙、套管帶的進(jìn)給長(zhǎng)度、速度;加熱管(燙金頭)的燙金溫度、燙金時(shí)間;自動(dòng)連續(xù)地燙金和裁切，監(jiān)測(cè)自動(dòng)燙金裁切過程中的各種運(yùn)行狀態(tài)。
5.3 控制程序設(shè)計(jì)
PLC軟件采用FXGP-WIN-C編寫。長(zhǎng)度控制部分程序參見圖2。

圖2 長(zhǎng)度控制部分程序梯形圖

6 結(jié)束語
經(jīng)過近3年的使用證明采用PLC控制的套管燙印切斷機(jī)，不僅大大的降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少中間環(huán)節(jié)，而且提高了產(chǎn)品成品率。采用人機(jī)介面，不必太多控制按鈕便可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)等多種功能，增進(jìn)了人員與設(shè)備的信息交流，數(shù)據(jù)的修改、故障報(bào)警的識(shí)別變得易如反掌。