西门子6ES7515-2TM01-0AB0详细说明

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本文主要介绍了双轴伺服切管机的设计原理，同时介绍了利用我们台达的PLC、伺服、TP04G在轴承切管机上的整体解决方案，并且相比之前的切管机比较在自动化水平、加工效率、废料率等均有显著的提升。


1  引言
        轴承切管机是轴承加工领域的初工序加工机械，它主要是把空心管按照轴承高度的需要，切成等长尺寸的小圈，通常机器在一个轴承加工厂里面需要很多台机床连续工作。以往的切管机是在机械上调整切管的长度，也就是送一次料到平头，然后伺服或者步进控制的刀头切一次料，然后再送一次料，这样循环，但是往往这样的切管效率比较低下，而且送料部分经常因为送不到位，而导致机械定位不准确而切出来的圈不合格，增加报废率，针对此问题，设计了一种新型的双轴切管机，也就是圈的长度不是靠送料和平头来保证，而是通过伺服定位来确定圈长，同样一次送料可以连续切好多个产品，并且没有废料，可以做到真正的高效全自动切管，而且全方位的保护功能，可以保证一个工人可以同时管至少三台以上这样的机器，在人力成本不断增加的现在，此机器势必成为此领域的佼佼者。

2  双轴伺服切管机自动化系统设计
        双轴伺服切管机核心的部分是两轴伺服的循环配合动作，一轴为拖板轴向轴，另一轴为切刀切向轴，拖板轴向轴主要是做圈长定位用的，（a）当轴向往管的方向走的时候，当定位传感器碰到管的头部的时候就确认管的位置，进PLC硬件中断，进行脉冲禁止，然后再根据切管的长度做一个补偿定位；（b）定位完毕切向切刀进行切管，切管完毕；轴向继续前进重复a,b的动作，直至切到管子送料的末端，也就是极限位置，轴向退回，然后送料，送料完毕，重复a,b动作，这就是双轴伺服切管的基本的动作流程。双轴伺服切管机与普通切管机的机械构架如图1所示。

3  台达PLC控制方案
3.1 PLC双轴伺服
        由于使用了双轴伺服控制，所以方案中使用的是32EH00T2型PLC主机做定位控制，同时利用中断方式来实现轴向定位的切换。由于使用的是接触式传感器（X0）外部中断来做脉冲禁止，然后切换到长度定位，同时使用的是丝杆传导，所以精度问题可以保证（0.1mm以内），具体的PLC系统如图2所示；控制工艺流程如图3所示。 

3.2 轴向定位长度计算及控制
        新型的双轴伺服切管机与普通的切管机关键的部分就是轴向定位和切管长度控制及计算，新型切管机不需要平头来做切管的定位，而是只需要让伺服轴向往管方向走，等碰到了再进行长度定位，但是此方案需要高响应和一定的程序编程技巧，上面提到的外部中断进行脉冲切换是一个比较快又比较准的方案，通过图4-切管定位及计算，可以看到切管的长度分两部分组成：L1：刀头距，此距离可以进行机械调整，一般调整完以后不需要作大的修改；L2：补偿距离，此补偿距离就是根据实际切的管的长度需要作一个小的调整；所以切管长度L=L1+L2。以往旧的切管机L1就等于切管的长度，而且在空间上刀与头的位置的不变的，但是新的机器刀与头的位置是整体随轴在走的，这就是为什么新的机器可以一次送料多次切割的关键所在。

4  结束语
        轴承行业是加工密集型行业，所有的企业只关心一个问题：单机产量，评价一台机器的好坏，效率几乎是它的生命，而之前老式的切管机送一次料切一次管，效率自然不是很高，但是双轴切管机，完全可以做到送一次料连续切多次管，特别在切短圈的时候，送一次料可以切10次以上，那样的速度是以往的切管机无法比拟的。

        随着源材料价格的不断上升，同时轴承利润的不断下降，企业想要在每个环节节省成本，而以往的切管机由于送料部分有先天的缺陷：就是有送料不到位的问题存在，而以往的切管机恰恰是靠送料到位平头做定位的，那如果送不到位，切出来的圈就必然不合格，白白浪费材料不说，效率也下降，但是新型切管机切管的定位是伺服来做的，只有碰到管头了才会定位切割，即使料送不到位，它照样可以准确切割，只不过少切几个圈而已，但是不浪费材料也不影响效率。目前此机器已经成功开发完成，并且已经投入应用，并且得到了用户的高度认可。

1  引言
      上海某精密工业有限公司是电子生产设备制造商。该公司具有较高的综合开发能力和完善的体系，曾获得多级科研成果奖和发明专利。德佳精密产品各地及东南亚、中东地区，深受客户好评。主要产品有：SMT（表面安装印刷电路板）印刷机、自动送板机、自动收板机等电子行业主体设备。本文重点介绍的表面安装印刷电路板锡膏印刷机是其中的核心装备。

2  SMT印刷机自动化系统
       在SMT工艺制造过程中，锡膏印刷工艺是非常关键的一环，它的品质将直接影响于是后段工序的品质，要保证整个SMT工艺的品质，首先必须保证印刷工艺品质。统计表明，PCB（印刷电路板）不能通过测试而须返工的60%原因是由于锡膏印刷质量差而造成的。因此锡膏印刷机在电子生产流水线上重要的一环。

2.1 自动化系统设计
       电控系统基于台达PLC自动化系统集成。触摸屏人机界面在PLC驱动下实现全自动控制，具有操作简单、学习方便的特点。PCB传动与输送机构采用精密稳定的进口电机，多种运行模式选择设定简单。基于台达PLC自动化平台的SMT印刷机系统架构如图1所示。DVP-14SS11R是台达薄型輕巧的单元型PLC，提供簡易且基礎使用的順序控制功能。DOP-A57BSTD是台达5.7吋8灰阶触摸屏人机界面。VFD004M21A是台达M系列低噪音变频器，体积小价格低，适用于一般要求应用环境。

                  图1 SMT印刷机自动化系统架构

2.2自动化印刷功能
（1）设备操作界面由触摸屏提供。分为全自动、半自动、手动选择3种运行模式，且在此3种模式下各有LCD、SMT子模式选择。在SMT模式下还有单向、双向模式选择，LCD模式下有停左、停右模式选择，且各自动作都是不同的，用户可以根据自己的需要灵活选择，触摸屏典型操作显示画面案例如图2所示。

2-1

2-2

                图2 典型工艺画面

（2）上电如在SMT模式下要求判断篮架中是否离板在上限以及刮刀是否在左右极限，如不在启动位置，按启动则会出现报警，提醒用户需手动调至启动所需要的位置。而在LCD模式下则不用判断刮刀是否在左右限，如不在左右限，则只需在人机上按启动或者停左、停右选择时就会自动根据你的选择，刮刀停在你选择的极限，如图3所示。 

            图3 上电侦测画面

（3）设备启动自动判断刮刀在左极限还是有极限，如在左极限则启动左极限程序，如在右极限则启动右极限的动作。

2.3 典型自动化工艺流程
（1）SMT模式下单向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
（2）SMT模式下双向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—下右刮刀—定时—刮刀左行—刮刀左极限—定时—收右刮刀—定时—离板上升到上限。
（3）LCD模式下停左模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限同时下左刮刀右行—到离板下限及刮刀右限—定时—刮刀左行—刮刀左限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
在正常的生产过程中，自动运行和手动运行切换时，系统先全部停机然后再切换到相应的工作状态，以确保操作的安全性。在设备动作过程中要进行生产计数，产量到达以后自动停机，提醒用户更换板子。

2.4 PLCI/O接口设计
PLCI/O接口设计如表1所示。

表1  PLC输入输出配置

3  设计概要
3.1 编程指导
       在编写程序时首先要把工艺要了解得透彻，要了解到各种情况下，应该走得流程动作（根据你所需要的模式LCD、SMT 单向、双向、停左、停右、全自动、半自动、手动各种动作，否则就会在编写程序时会杂乱无章，致使误动作层出不穷。记住各种警报变量，要把警报变量烂熟于心，调试时好判断故障。

3.2 PLC输出触点保护
      一般正常的情况下,为了保护PLC的输出触电,对于直流感性负载如:24V电磁阀,在电磁阀线圈的两端应该加反向续流二极管.因为在线圈通电失电的瞬间电流变化较大,由此产生的感应电动势在闭合回路中产生的感应电流需要通过反向续流二极管续流或者用中间继电器过渡,否则长时间运行,可能回将PLC的输出点烧毁.

3.3 重视接地设计
        PLC接地点是为了在整个设备包括电气柜在可靠接地的情况下,降低各种干扰对PLC的影响.但在实际客户端,可靠接地很少引起用户的足够重视,导致整个设备接地形同虚设.在这种情况下,如果将PLC的地与设备接地端连接起来,反而有时会把设备和电柜中的电气干扰引入PLC,使PLC工作不正常,甚至会导致PLC出错即ERROR灯闪烁,PLC无法运行.解决办法:建议客户将设备可靠接地,如果现场不容易做到,可以将PLC的接地端去掉或将PLC的接地端与开关电源的24V负极连接.

4  结束语
       该精密公司产品过去因为新产品开发过程中电控系统OEM售前技术支持和售后服务问题，影响到公司信誉。本案使用台达机电自动化平台全套产品为其成功地开发了印刷机、送板机、收板机。锡膏印刷机。采用台达机电产品在锡膏印刷机上的成功的应用，实现了全自动控制，较大地提高了印刷机的工作效率，方便了用户操作。