摘要：本文主要闡述了永宏PLC在剝線沾錫打端子機上的應用，端子機指的是電線加工要用到的一種機器，它可以把五金頭打壓至電線端，然后再做導通。端子機打出來的端子通常是為了連接更方便，不用去焊接便能夠穩(wěn)定的將兩根導線連接在一起，而在拆的時候只需拔掉就可以了。設備采用plc控制，該類型的設備可實現(xiàn)每小時約4000pcs的線材裁剪、剝皮、單端壓著端子。單端沾錫+單頭打端子，是目前國內(nèi)市場上自動化程度最高的端子機之一。全自動化生產(chǎn)，智能化操作，簡便、易管理，提高了生產(chǎn)的效率。

1行業(yè)介紹

    端子機可以分類為全自動端子機、連剝帶打端子機、超靜音端子機、氣動端子機、接線端子機、電腦線自動剝皮打端機、插針機端子機、金線端子機等。

一、全自動端子機可分為：1、全自動單頭壓著端子機（采用plc或者單片機控制，該類型的國產(chǎn)設備可實現(xiàn)每小時約5000pcs的線材裁剪、剝皮、單端壓著端子，可自動檢測端子壓著品質(zhì)。）

2、全自動單頭壓著單頭扭線沾錫端子機（采用plc或者單片機控制，該類型的國產(chǎn)設備可實現(xiàn)每小時約4000pcs的線材裁剪、薄皮、單端壓著端子，單端扭線+粘助焊劑+沾錫，可自動檢測端子壓著品質(zhì)，是目前國內(nèi)市場上自動化程度最高的端子機之一）

3、全自動雙頭壓著端子機（采用plc或者單片機控制，該類型的國產(chǎn)設備可實現(xiàn)每小時約4500pcs的線材裁剪、薄皮、雙端壓著端子，可自動檢測端子壓著品質(zhì)，精度極高）

4、全自動并線打端子機。采用plc或者單片機控制，伺服電機或者步進電機提供動力，生產(chǎn)過程無需人工參與，生產(chǎn)效率高，該類型的國產(chǎn)設備可實現(xiàn)每小時約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，可自動檢測端子壓著品質(zhì)，具有上述三種全自動端子機的功能，是目前國內(nèi)市場上自動化程度最高的端子機之一。

圖1自動剝線沾錫打端子機

圖2拉線、取線、后端沾錫結構圖

圖3剝線搓線、壓著端子結構示意圖

2系統(tǒng)設計方案

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)療設備等各大行業(yè)的應用上都離不開連接線纜，插排線，焊錫線等線材耗材。因此，市場對各種不同類型的線材的需求量十分巨大，傳統(tǒng)的人工半自動焊線，接線，沖壓端子模式已經(jīng)滿足不了日益增長的需求。且在當今人力資源日趨緊張、行業(yè)競爭壓力越來越大的情況下，迫切需要自動化生產(chǎn)加工設備。項目中，這款機器就實現(xiàn)了從原材料到成品的一條龍生產(chǎn)，使用機器自動化生產(chǎn)替代人工半自動化操作生產(chǎn)，產(chǎn)量大大增長，產(chǎn)品的品質(zhì)也穩(wěn)定可靠。與此同時，大大的縮短了生產(chǎn)時間與降低了生產(chǎn)過程中的耗能。

    目前市場上主要的控制系統(tǒng)是PLC+人機+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)等智能控制方式來實現(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。

表1剝線沾錫打端子機系統(tǒng)參考方案

2.2客戶需求

    根據(jù)客戶要求，剝線沾錫打端子機設備功能上具有前端、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?？刂粕弦竽軌?qū)崿F(xiàn)a.單步步序控制模式，方便調(diào)試設備使用；b.循環(huán)控制模式，生產(chǎn)時使用以及c.單次控制模式，打樣品時使用，3個不同的操作要求。自動循環(huán)生產(chǎn)上,產(chǎn)量要求在4800PSC/小時以內(nèi)，且剝線沾錫壓著效果要良好穩(wěn)定。

    正常工作的時候，機器具有缺料的報警提示，故障停機顯示以及產(chǎn)量到達提示等輔助功能。

    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，隨時減速運轉(zhuǎn)，進行設備運行狀態(tài)的檢查。

表2剝線沾錫打端子機功能要求

2.3解決方案

剝線沾錫打端子機的核心控制系統(tǒng)由FATEKPLC構成，剝線沾錫打端子機規(guī)格參數(shù)如表 3 所示。

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

     操作控制上搭配一臺永宏C3系列C3070SE觸摸屏做智能操控，實時與PLC進行數(shù)據(jù)交換，顯示當前運行的狀態(tài)情況。

    傳動控制系統(tǒng)上，送線后端與排線軸使用永宏A5系列（USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60）伺服，實現(xiàn)1驅(qū)動器帶2路電機進行高速運轉(zhuǎn)。另外的沾錫旋轉(zhuǎn)，剝線，拉線，搓線運轉(zhuǎn)使用的是通用步進電機進行操作控制。壓著端子使用高速沖壓模組結構。

    外圍的電氣元件包括外部的按鈕開關，顯示燈，蜂鳴器，接近開關傳感器等，以及傳動絲桿導軌、傳動皮輪、氣缸等組成。

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

表3剝線沾錫打端子機規(guī)格參數(shù)

3系統(tǒng)硬件設計

3.1硬件配置

表4剝線沾錫打端子機硬件配置表

圖4剝線沾錫打端子機硬件配置圖

3.2機械結構

    剝線沾錫打端子機的機構由前端由拉線電機，切線刀架與搓線架以及取線放線結構，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)動輪盤，搭配光纖傳感器檢測結構組成等。以下圖片是剝線沾錫打端子機結構分析圖片。

圖5前端結構圖與上端送料結構圖

圖6前端取線結構與后端剝線、壓著結構圖

3.3電氣控制

    剝線沾錫打端子機的核心控制系統(tǒng)由FATEKPLC構成主機：FBs-60MAT2-AC從機:FBs-20MAT2-AC,使用永宏高速LINK進行主從數(shù)據(jù)高速交換處理。操作控制上搭配一臺永宏C3系列C3070SE觸摸屏做智能操控，實時與PLC進行數(shù)據(jù)交換，顯示當前運行的狀態(tài)。

    傳動控制系統(tǒng)上，送線后端與排線軸使用永宏A5系列（USDA5-0706R2C00D+USMA5-04R30A60）伺服，實現(xiàn)1驅(qū)動器帶2路電機進行高速運轉(zhuǎn)。另外的沾錫旋轉(zhuǎn)，剝線，拉線，搓線運轉(zhuǎn)使用的是通用步進電機進行操作控制。壓著端子使用高速沖壓模組結構。

圖7剝線沾錫打端子機IO原理圖

圖8剝線沾錫打端子機電氣控制柜

4系統(tǒng)軟件設計

4.1工藝流程

    設備工藝流程具體如下：a.打端軸移動待機位置b.拉線軸進行拉線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&后端移動打壓著端子并歸位。

循環(huán)模式：動作依次循環(huán)進行，后端打端子未完成時，前端設備運行到取線位置進行等待就位。

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

單步模式：點動啟動按鈕一次，設備自動運行一步工序動作，帶一步工序完成后，設備保持當前的工作狀態(tài)，需待下一次啟動信號，方再進行下步動作啟動。

圖9設備運行工藝效果圖

4.2控制流程

圖10剝線沾錫打端子機工藝流程圖

4.3PLCI/O點配置

根據(jù)設備工藝和控制流程要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置；永宏PLC輸入輸出點配置如表5。

表5剝線沾錫打端子機主機IO點配置表

表6剝線沾錫打端子機從機IO點配置表

4.4PLC功能指令應用

4.4.1參數(shù)設置指令

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

表7永宏PLC設置參數(shù)表

圖11永宏PLC設置參數(shù)程序

脈沖輸出指令

    永宏PLC脈沖輸出控制有專門的命令設置指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令設置方式同樣是采用表格的形式進行命令編輯；使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實現(xiàn)對臺板的單軸高速定位控制。永宏PLC脈沖輸出控制程序如圖4-4，永宏PLC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)機通訊指令

    永宏PLC支持高速聯(lián)機指令，該指令不受掃描周期的影響可以進行快速的數(shù)據(jù)交換，配合永宏表格編輯指令可方便的實現(xiàn)多臺PLC之間的數(shù)據(jù)交換。永宏PLC高速聯(lián)機程序如圖4-6，永宏PLC高速聯(lián)機通訊控制設置表格如圖4-7。

圖 14 永宏高速通訊控制程序

圖 15 高速通訊表格

機械原點復歸指令應用

    通過永宏PLC的機械原點復歸指令，用表格的形式可以很方便的實現(xiàn)機械原點的復歸程序，而且回原精度很高。永宏機械原點復歸有三種模式：MOD0、MOD1、MOD2可供客戶選擇使用。本系統(tǒng)采用了MOD1模式，MOD1模式下回原動作如圖4-4所示。

圖 16 機械原點復歸 MOD1 模式
 

圖 17 回原點程序指令

圖 18 回原點程序定位表格

6結論

經(jīng)過測試，剝線沾錫打端子機的動作要求滿足客戶需求。效率在4800Pcs/小時內(nèi)，效率滿足客戶要求。且設備使用全套FATEK控制系統(tǒng)，在性能與價格上具有大大的優(yōu)勢，C3人機操作界面簡單易學。生產(chǎn)效率高、故障率低。永宏整套解決剝線沾錫打端子機的需求，得到完美應用。

以下為現(xiàn)場測試效果圖片。

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