The Application of FX1N PLC to bronzing and severing of sleeve machine
摘要：（中文）本文介绍了开发以FX1N PLC为核心的套管烫印切断机，讨论了PLC、人机界面的控制原理及软硬的实现。
（英文）This paper introduces empoldering the bronzing and severing of sleeve machine with FX1N PLC. It discusses with the control elements of PLC and human with machine interface.
关键词：（中文）PLC 套管烫印切断设备 触摸屏
（英文）：PLC Bronzing and severing of sleeve Touch screen
1前言
套管烫印切断机是实现套管连续自动传送、热烫印商标、切断的设备。它是电容器生产过程的重要设备。由于本公司在国内同行业中起步较早，国内无法找到这种专用设备。考虑进口设备价值太高，而且不一定能适合本司要求，公司与南通大学联合开发了这套套管自动烫印和切断设备。它能够适应各种规格批次，具有定长控制准确、生产效率高等特点。
2工艺参数及调节范围及控制精度要求
2.1工艺参数
套管折径宽度：30 – 170 mm
套管厚度 ：0.1– 0.5 mm
烫金纸宽度：60 ± 1 mm
2.2调节范围及控制精度要求
进给长度：1 – 500 mm连续可调，误差范围±0.5%
进给速度：40 – 450 mm/s连续可调
烫金头温度：10℃ – 300 ℃连续可调
烫金时间 ：0.00 –2.00 s连续可调
进给长度 ：1 – 300 mm连续可调，误差范围±2%
进给速度 ：120 – 300 mm/s连续可调
3系统硬件构成
系统主控制采用FX1N PLC，它是三菱公司推出的超小型可编程序控制器。它具有紧凑的机身设计，电源、CPU、存储器、输出输入组成一个单元的可编程序控制器，同时在AC电源DC输入型中内置传感器用的DC24V供应电源。具有一定的扩展单元，可使用FX0N系列和FX2N系列的扩展模块和扩展单元，输入输出扩展设备最大可扩展至128点。强大的指令功能，支持输入输出高速处理，如高速计数、脉冲输出功能。可进行各种链接，便于与人机介面链接以及较高的性价比。无疑能够满足我们控制的需要。
烫金加热温控采用FX2N-2LC温控扩展模块，省去老式温控器，无须模拟量模块就可轻松将温度值传至人机介面，达到温度的精确控制。
套管定长输送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器与HC-KFS43伺服电机构成。
烫金纸定长输送系统采用日本东方电机出品的UPK569AJW步进机构。
三菱公司的F940GOT-SWD-C触摸屏构成人机的交换窗口。F940GOT-SWD-C为5.7英寸8彩色人机介面，具有许多特点：与外界链接方便，通过自带RS-422接口、RS-232C接口实现编程与PLC通信；阔视角的液晶显示，具有LCD背光照明功能，即使无光照也能看清显示内容；内置FX-10P功能使PLC顺序程序的调试及保养变得方便，在F940GOT轻松完成PLC程序的读出、写入、插入、删除、监控；通过菜单设定可以显示日文、英文、韩文、及中文汉字，提供丰富的图形编辑功能；通过定义触摸键替代普通控制按钮作为控制键；为保护PLC程序，可以设定密码，禁止读出与写入。
4工作原理与控制方案
整机工作原理如图1，套管定长传送过程实现：PLC的Y1发出伺服脉冲，通过MR-J2S-40A交流伺服放大器驱动HC-KFS43伺服电机，再经过减速机带动主动辊1，带动套管定长传送。套管长度、传送速度、产品数量的检查、设定全部在人机介面完成。并且可以预设目标数量，到达自动停机。对于套管有无、位置偏移的检测全部有传感器接受，传至PLC与人机介面，完成准确报警内容。
烫金纸定长传送过程实现：PLC的Y0发出步进脉冲，UPK569AJW步进机构带动主动辊2实现定长传送。烫金纸长度、传送速度设定全部在人机介面完成。
烫金过程实现：气缸带动烫金头作往复运动，烫金延时时间可调节。
5程序设计
5.1PLC的I/O分配
PLC软件采用FXGP-WIN-C编写（省略），如需要可与作者联系。
5.2触摸屏显示共有14个显示画面，画面显示层次以及相应画面进入、退出的触摸键名称如图2所示：
第一层 第二层 第三层
操作主画面 设备概要画面1 设备概要画面2
手动操作画面 烫金纸点动
单动裁切画面 套管带点动
自动裁切画面 加热管控制
单动烫金裁切画面 气缸控制
自动烫金裁切画面 传感检测
三色灯检测
烫金纸点动：
按下此键，则进入“手动操作 [烫金纸点动] ”画面，同时接通步进电机（烫金纸拖动电机）系统部分的电源。然后即可对烫金纸进行参数设定、进给控制和状态监测。
套管带点动：
按下此键，则进入“手动操作 [套管带点动] ”画面，同时接通伺服电机（套管带拖动电机）系统部分的电源。然后即可对套管带进行参数设定、进给控制和状态监测。
加热管控制：
按下此键，则进入“手动操作 [加热管控制] ”画面，同时接通加热管系统部分的电源。然后即可对加热管进行进给参数设定、温度控制和监测。
气缸控制：
按下此键，则进入“手动操作 [气缸控制] ”画面，即可单独对烫金头气缸和切刀气缸进行上/下控制和检测。
传感检测：
按下此键，则进入“手动操作 [传感检测] ”画面，即可监测各种传感器信号，这些信号包括：烫金纸有无、套管带有无、套管带上偏、套管带下偏、气缸压力、伺服急停、光幕保护
三色灯检测：
按下此键，则进入“手动操作 [三色灯检测] ”画面，即可对三色灯进行检测
单动裁切：
设置套管带的进给长度、速度；单动裁切套管；监测单动裁切过程中的各种运行状态。
自动裁切：
设置套管带的进给长度、速度；自动连续裁切套管；监测自动裁切过程中的各种运行状态。
单动烫金裁切：
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度；加热管（烫金头）的烫金温度、烫金时间；单动烫金和裁切，监测单动烫金裁切过程中的各种运行状态。
自动烫金裁切：
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度；加热管（烫金头）的烫金温度、烫金时间；自动连续地烫金和裁切，监测自动烫金裁切过程中的各种运行状态。
6结束语
经过尽三年的使用证明采用PLC控制的套管烫印切断机，不仅大大的降低了人员劳动强度，减少中间环节，而且提高了产品成品率。采用人机介面，不必太多控制按钮便可实现手动、自动等多种功能，增进了人员与设备的信息交流，数据的修改、故障报警的识别变得易如反掌。
参考文献
1. FX1N系列微型可编程序控制器使用手册
2. FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC编程手册
3. F940GOT编程手册
作者简介：毛建（1974-）1996年毕业于南京工业大学化工机械系，现主要从事大型铝电解电容器的设备改造和开发工作。
蒋志兵（1974-）1996年毕业于南通工业大学自动化系，现主要从事大型铝电解电容器的生产过程管理。
张楠（1978-）2001年毕业于南京航空航天大学机电一体化专业，现主要从事电容器的应用和市场开发。
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