摘要：本文主要闡述了永宏P(guān)LC在五軸單頭端子壓著機(jī)上的應(yīng)用。該設(shè)備主要用于汽車(chē)及家電線束的生產(chǎn)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)試和實(shí)際應(yīng)用效果，該設(shè)備的生產(chǎn)產(chǎn)量可達(dá)到4600PCS/H（以加工100mm線束為例），比原先最高產(chǎn)量提高15%。

關(guān)鍵詞：永宏P(guān)LC；五軸；端子機(jī)；線束

1行業(yè)介紹

五軸單頭端子壓著機(jī)（Fiveaxisterminalmachine），也稱(chēng)為全自動(dòng)單頭端子壓著機(jī)（如圖1-1）；是當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)、電子和家電等制造領(lǐng)域中最為常見(jiàn)的線束末端加工設(shè)備。該設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工剝線和人工端子壓接；很好的提高了線束末端加工的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)品質(zhì)，同時(shí)又節(jié)約了人工加工成本，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度并改善了生產(chǎn)環(huán)境。

圖1-1五軸單頭端子壓著機(jī)

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1方案背景

五軸單頭端子壓著機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)單頭端子機(jī)），主要用于完成線束的切斷、剝皮、搓線和端子壓著等一系列線束末端加工任務(wù)。

從綜合性?xún)r(jià)比分析，單頭端子機(jī)采用永宏P(guān)LC控制器和永宏HMI操作顯示器的性?xún)r(jià)高。本文主要以永宏P(guān)LC在單頭端子機(jī)上的應(yīng)用為背景，對(duì)該方案的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)施結(jié)果（應(yīng)用效果）進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和說(shuō)明。單頭端子機(jī)控制系統(tǒng)解決方案如表2-1。

表2-1單頭端子機(jī)控制系統(tǒng)解決方案

2.2客戶需求

根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)和工藝要求，單頭端子機(jī)主要用于完成切斷、剝皮、搓線和端子壓著等特定加工任務(wù)。該設(shè)備的控制切斷長(zhǎng)度為40mm~

9999mm,控制切斷精度為±0.5mm（L≤100mm）和±1.0mm（L＞100mm），控制剝皮長(zhǎng)度為前端1~8mm和后端1~15mm，控制生產(chǎn)產(chǎn)量為4600

PCS/H（100mm線長(zhǎng)為例）。

總而言之，單頭端子機(jī)既需要很好的實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作流程要求，同時(shí)也需要很好的實(shí)現(xiàn)加工工藝要求。單頭端子機(jī)具體工藝及功能要求如表2-2。

表2-2單頭端子機(jī)具體工藝及功能要求

2.3解決方案

根據(jù)控制及工藝要求，單頭端子機(jī)控制方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括硬件（產(chǎn)品）配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分；單頭端子機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-3；單頭端子機(jī)實(shí)物圖如圖2-1。

表2-3單頭端子機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)圖                        2-1單頭端子機(jī)實(shí)物效果圖

基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，單頭端子機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)如圖2-2；本方案控制系統(tǒng)采用永宏FBs系列MC高功能型控制型PLC控制器，主要控制該設(shè)備整體動(dòng)作流程；伺服系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)A2伺服；步進(jìn)系統(tǒng)采用雷賽步進(jìn)；上位機(jī)采用永宏經(jīng)濟(jì)型HU系列HMI操作界面，用于進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試、參數(shù)設(shè)置和自動(dòng)運(yùn)行等用戶操作。

圖2-2單頭端子機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

單頭端子機(jī)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括三部分：硬件配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制；其中硬件配置主要對(duì)電氣產(chǎn)品的配置進(jìn)行了闡述說(shuō)明，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要對(duì)結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)的解析進(jìn)行了闡述說(shuō)明，電氣控制主要對(duì)主電路控制和控制電路控制等進(jìn)行了闡述說(shuō)明。單頭端子機(jī)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)圖如圖3-1。

圖3-1單頭端子機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

3.1硬件配置

單頭端子機(jī)的控制單元選用永宏FBs-40MCT2-ACPLC（主機(jī)）和永宏FBs-10MAT2-ACPLC（從機(jī)），同時(shí)操作單元選用永宏HU070L-00HMI；驅(qū)動(dòng)單元選用送線伺服、擺臂一/二步進(jìn)、拉拔步進(jìn)和切刀步進(jìn)；執(zhí)行單元選用氣缸和繼電器等；檢測(cè)單元選用光纖傳感器等。整套配置方案能夠幫助客戶節(jié)約很多系統(tǒng)成本。單頭端子機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表3-1；單頭端子機(jī)系統(tǒng)硬件配置如圖3-2。

表3-1單頭端子機(jī)硬件明細(xì)表

硬件配置圖

圖3-2單頭端子機(jī)硬件配置圖

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

單頭端子機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括四部分：送線部分、切刀部分、端子壓著部分和收線部分。送線部分主要用于定長(zhǎng)送線，切刀部分主要用于線束切斷和剝皮，端子壓著部分主要用于端子壓著，收線部分主要用于成品收線。單頭端子機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖如圖3-2，單頭端子機(jī)的整體結(jié)構(gòu)解析如圖3-3，單頭端子機(jī)平面結(jié)構(gòu)解析如圖3-4。

圖3-2單頭端子機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖

圖3-3單頭端子機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析圖

圖3-4單頭端子機(jī)平面結(jié)構(gòu)解析圖

3.3電氣控制

單頭端子機(jī)的電氣控制主要分為主電路和控制電路兩部分。單頭端子機(jī)的主電路原理圖如圖3-5，控制電路原理圖如圖3-6。

圖3-5單頭端子機(jī)主電路原理圖

圖3-6單頭端子機(jī)控制電路原理圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

單頭端子機(jī)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括三部分：流程控制、I/O點(diǎn)配置和程序設(shè)計(jì)；其中流程控制主要對(duì)工藝流程和控制流程進(jìn)行了闡述說(shuō)明，I/O點(diǎn)配置主要對(duì)PLC輸入輸出點(diǎn)配置進(jìn)行了闡述說(shuō)明，程序設(shè)計(jì)主要對(duì)PLC程序和HMI程序進(jìn)行了闡述說(shuō)明。單頭端子機(jī)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)圖如圖4-1。

圖4-1單頭端子機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

4.1流程控制

4.1.1工藝流程

根據(jù)生產(chǎn)需要和工藝要求，單頭端子機(jī)的主要工藝分為：人工穿線、線束切斷、線束前端剝皮、線束前端端子壓著、定長(zhǎng)送線、線束切斷、線束后端剝皮等。單頭端子機(jī)工藝流程如圖4-2。

圖4-2單頭端子機(jī)工藝流程圖

4.1.2控制流程

單頭端子機(jī)的控制流程主要分為兩個(gè)部分：寸動(dòng)流程控制和自動(dòng)流程控制；其中的控制流程主要是按照控制順序來(lái)進(jìn)行步進(jìn)流程控制。單頭端子機(jī)的控制動(dòng)作時(shí)序流程如圖4-3，單頭端子機(jī)的步進(jìn)控制流程如圖4-4。

圖4-3單頭端子機(jī)控制動(dòng)作時(shí)序流程圖

圖4-4單頭端子機(jī)步進(jìn)控制動(dòng)作流程圖

4.2I/O點(diǎn)配置

4.2.1PLCI/O點(diǎn)配置

根據(jù)單頭端子機(jī)的工藝流程和控制流程的具體要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置。永宏P(guān)LC輸入點(diǎn)配置如表4-1，輸出點(diǎn)配置表如表4-2。

表4-1PLC輸入點(diǎn)配置表