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1 引言
在電容器等分立式電子元器件生產過程中，套管燙印切斷機是實現元器件外殼套管連續自動傳送、熱燙印商標、切斷的設備。由于本公司在國內同行業中起步較早，國內無法找到這種專用設備。考慮進口設備價值太高，而且不一定能適合本司要求，公司與南通大學聯合開發了這套套管自動燙印和切斷設備。它能夠適應各種規格批次，具有定長控制準確、生產效率高等特點。
2 工藝參數及調節范圍及控制精度要求
2.1 工藝參數
(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 調節范圍及控制精度要求
(1) 進給長度:1~500mm連續可調，誤差范圍±0.5%;
(2) 進給速度:40~450mm/s連續可調;
(3) 燙金頭溫度:10℃~300℃連續可調;
(4) 燙金時間:0.00~2.00s連續可調;
(5) 進給長度:1~300mm連續可調，誤差范圍±2%;
(6) 進給速度:120~300mm/s連續可調。
3 系統硬件構成
系統主控制采用FX1N PLC，它是三菱公司推出的超小型可編程序控制器。它具有緊湊的機身設計，電源、CPU、存儲器、輸出輸入組成一個單元的可編程序控制器，同時在AC電源DC輸入型中內置傳感器用的DC24V供應電源。具有一定的擴展單元，可使用FX0N系列和FX2N系列的擴展模塊和擴展單元，輸入輸出擴展設備最大可擴展至128點。強大的指令功能，支持輸入輸出高速處理，如高速計數、脈沖輸出功能。可進行各種鏈接，便于與人機介面鏈接以及較高的性價比。無疑能夠滿足我們控制的需要。
燙金加熱溫控采用FX2N-2LC溫控擴展模塊，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介面，達到溫度的精確控制。
套管定長輸送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器與HC-KFS43伺服電機構成。
燙金紙定長輸送系統采用日本東方電機出品的UPK569AJW步進機構。
三菱公司的F940GOT-SWD-C觸摸屏構成人機的交換窗口。F940GOT-SWD-C為5.7英寸8彩色人機介面，具有許多特點:與外界鏈接方便，通過自帶RS-422接口、RS-232C接口實現編程與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容;內置FX-10P功能使PLC順序程序的調試及保養變得方便，在F940GOT輕松完成PLC程序的讀出、寫入、插入、刪除、監控;通過菜單設定可以顯示日文、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PLC程序，可以設定密碼，禁止讀出與寫入。
4 工作原理與控制方案
整機工作原理示意圖如圖1所示。套管定長傳送過程實現:PLC的Y1發出伺服脈沖，通過MR-J2S-40A交流伺服放大器驅動HC-KFS43伺服電機，再經過減速機帶動主動輥1，帶動套管定長傳送。套管長度、傳送速度、產品數量的檢查、設定全部在人機介面完成。并且可以預設目標數量，到達自動停機。對于套管有無、位置偏移的檢測全部有傳感器接受，傳至PLC與人機介面，完成準確報警內容。
圖1 整機工作原理示意圖
燙金紙定長傳送過程實現:PLC的Y0發出步進脈沖，UPK569AJW步進機構帶動主動輥2實現定長傳送。燙金紙長度、傳送速度設定全部在人機介面完成。
燙金過程實現:氣缸帶動燙金頭作往復運動，燙金延時時間可調節。
5 程序設計
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 人機界面設計
人機界面選用觸摸屏技術。觸摸屏顯示共有14個顯示畫面，畫面顯示層次以及相應畫面進入、退出的觸摸鍵名稱如下所示:
(1) 燙金紙點動按下此鍵，則進入“手動操作[燙金紙點動]”畫面，同時接通步進電機(燙金紙拖動電機)系統部分的電源。然后即可對燙金紙進行參數設定、進給控制和狀態監測;
(2) 套管帶點動按下此鍵，則進入“手動操作[套管帶點動]”畫面，同時接通伺服電機(套管帶拖動電機)系統部分的電源。然后即可對套管帶進行參數設定、進給控制和狀態監測;
(3) 加熱管控制按下此鍵，則進入“手動操作[加熱管控制]”畫面，同時接通加熱管系統部分的電源。然后即可對加熱管進行進給參數設定、溫度控制和監測;
(4) 氣缸控制按下此鍵，則進入“手動操作[氣缸控制]”畫面，即可單獨對燙金頭氣缸和切刀氣缸進行上/下控制和檢測;
(5) 傳感檢測按下此鍵，則進入“手動操作[傳感檢測]”畫面，即可監測各種傳感器信號，這些信號包括: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;
(6) 三色燈檢測按下此鍵，則進入“手動操作[三色燈檢測]”畫面，即可對三色燈進行檢測;
(7) 單動裁切設置套管帶的進給長度、速度;單動裁切套管;監測單動裁切過程中的各種運行狀態;
(8) 自動裁切設置套管帶的進給長度、速度;自動連續裁切套管;監測自動裁切過程中的各種運行狀態;
(9) 單動燙金裁切設置燙金紙、套管帶的進給長度、速度;加熱管(燙金頭)的燙金溫度、燙金時間;單動燙金和裁切，監測單動燙金裁切過程中的各種運行狀態;
(10) 自動燙金裁切設置燙金紙、套管帶的進給長度、速度;加熱管(燙金頭)的燙金溫度、燙金時間;自動連續地燙金和裁切，監測自動燙金裁切過程中的各種運行狀態。
5.3 控制程序設計
PLC軟件采用FXGP-WIN-C編寫。長度控制部分程序參見圖2。
圖2 長度控制部分程序梯形圖
6 結束語
經過使用證明采用PLC控制的套管燙印切斷機，不僅大大的降低了人員勞動強度，減少中間環節，而且提高了產品成品率。采用人機介面，不必太多控制按鈕便可實現手動、自動等多種功能，增進了人員與設備的信息交流，數據的修改、故障報警的識別變得易如反掌。