英威騰AX70運動控制器在端子插殼機上的解決方案

一、項目背景

線束行業(yè)目前主流的方案以脈沖控制為主，此方案具有接線繁多、布線繁雜、抗干擾性差等缺點?？偩€方案因其接線方便、布線美觀、數(shù)據(jù)交互速度快、狀態(tài)監(jiān)控實時性好等優(yōu)點，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。

在單端端子插殼機上，其動作軸分為拉線軸、切刀軸、平移軸、夾線軸、平移軸、穿膠殼軸、頭剝軸、尾剝軸、擺臂軸、扭線軸等。各個軸之間動作瑣碎，位置關(guān)聯(lián)性高，根據(jù)不同工藝有不同的動作選擇，要求所有工藝能夠最高效率實現(xiàn)。

二、客戶需求

在東莞某端子插殼機現(xiàn)場，客戶要求打端效率高、模式切換多、數(shù)據(jù)交互快、可支持步進驅(qū)動、控制模式靈活，對于設(shè)備主要有如下要求：

1）任意位置回原：設(shè)備可能停在任意工藝步，不可避免各種情況的位置干涉，回原功能必須脫離任意軸在任意位置下可能出現(xiàn)的位置干涉，以避免機械碰撞，保護設(shè)備安全。

2）打端高速短行程：打端時平移軸每次進給最低2.5mm，對應(yīng)電機0.125轉(zhuǎn)，打端與平移進給同步進行，打端耗時最快要在100ms以內(nèi)，因此平移軸要在100ms以內(nèi)完成定位。

3）多控制模式：設(shè)備支持多種控制模式選擇；

4）最佳運行效率：不同控制模式對應(yīng)不同的動作需求，系統(tǒng)需根據(jù)不同的模式自動屏蔽不必要的動作以提高打端效率。

5）實時數(shù)據(jù)交互：可在線觀測運行工藝數(shù)據(jù)，實現(xiàn)部分核心工藝的自檢。

6）兼容性好：運動控制器需兼容第三方步進驅(qū)動器。

三、英威騰方案

由此英威騰推出AX70運動控制器+DA180伺服驅(qū)動器+VS070觸摸屏的系統(tǒng)解決方案：

方案拓撲圖

該方案優(yōu)勢如下：

1）伺服驅(qū)動器與第三方步進混合應(yīng)用，方便客戶兼顧成本和性能。

2）伺服高響應(yīng)控制，滿足打端平移軸打端階段高速短行程的控制要求。

3）Codesys編程平臺，語言類型豐富，方便實現(xiàn)客戶的控制需求和升級改造。

4）總線伺服數(shù)據(jù)讀寫周期ms級，可輕松實現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)讀寫，完成對核心工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控操作。

四、工藝解決方案

針對整個項目的難點及各個工藝的實現(xiàn)，系統(tǒng)的具體解決方案為：

4.1 初始化回原

初始化的原則是能夠脫離任意軸之間的位置干涉，保證順利回原！

伺服驅(qū)動器采用23位多圈絕對值編碼器，初始化過程中伺服走絕對位置為0即可。為解決位置干涉，系統(tǒng)大致的回原順序如下：

4.2頭剝打端工藝

頭剝軸將線皮撥開，平移軸主管打端位置。打端N根線束，則有N次打端和N-1個間距。平移軸平移至打端位置根據(jù)預(yù)設(shè)的打端間距位移N-1次，打端N數(shù)。為提高生產(chǎn)效率，位移和端子機同時啟動，只要位移動作時間小于打端時間即可。伺服每次打端位移僅需75ms，完全符合工藝需求。

為了方便調(diào)試和觀察，每次啟動前可添加一段延時，觀察每個端子的完成情況。

平移和打端動作為：“同時啟動--先后完成--延時--同時啟動--先后完成--延時。。。----結(jié)束”。

4.3多模式切換

考慮客戶線材打端功能的多樣性，設(shè)備做了多種模式切換，例如：

1）尾剝沾錫模式開啟選擇；

2）穿膠殼模式開啟選擇；

3）打端模式選擇；

4）沾錫模式開啟選擇；

5）扭線模式開啟選擇；

6）故障檢測開啟選擇；

7）單步運行模式選擇。

……

4.4 最佳效率工藝

不同模式下的動作時序不同，勢必會導(dǎo)致部分動作不需要執(zhí)行，此時邏輯上會出現(xiàn)一定的等待時間，降低運行效率。

本系統(tǒng)可根據(jù)客戶實際選擇的運行模式自動優(yōu)化動作時序，跳過不必要的等待時間和非必要的停靠位置，極大的降低打端周期。

此外，設(shè)備還支持在線更改控制模式，即設(shè)備可在工作工程中切換選擇功能，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前打端階段匹配當(dāng)周期或下周期進行模式切換，而無需停機或回原再進行模式切換?？刂菩蚀蟠筇岣?。

4.5 實時數(shù)據(jù)交互

系統(tǒng)采用Ethercat總線進行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)讀寫周期為ms級，通過同步周期對所有軸進行位置、速度、扭矩等實時數(shù)據(jù)的觀測，完成對核心工藝的優(yōu)化處理，大大提高了設(shè)備的靈活性與穩(wěn)定性。

五、總結(jié)

端子插殼機工藝繁多，動作瑣碎，模式多樣，需要完善的控制邏輯和靈活的功能選擇?；?a href="/tags/英威騰" target="_blank">英威騰AX70系列運動控制器在端子插殼機上的整體解決方案，不僅布線美觀，數(shù)據(jù)交互快速，能夠滿足所有的工藝需求，還能夠兼顧豐富的控制模式，靈活的模式切換，極高的運行效率等特點，具有很強的行業(yè)推廣價值。