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1、台达机电产品在高速植毛机中的应用PLC产品处 余强摘 要：本文主要介绍台达20PM运动控制器及A2伺服在高速植毛机中的应用。 关键词：运动控制，坐标输入，20PM。一、 前言牙刷植毛机的功能是把牙刷毛植入牙刷孔 ,加工过程主要完成牙刷坯料拾取、 植毛头自动定原位、 数控工作台 x, y方向孔位定圆心、 分色植毛等一系列动作.牙刷坯料由注塑而成 ,不同规格的牙刷坯料头部孔位尺寸、 位置等参数不同 ,植毛过程前需要获得牙刷坯料孔位置等几何参数 ,然后编写出数控加工程序 . 二、 系统架构主轴电机为变频控制一三相异步电机，主轴到一定位置，触发一光电信号，X,Y轴按照坐标点移位。换支伺服当当前孔数植完
2、，高速输出一开关量信号，给A2伺服，使换支伺服按PR模式走一固定角度，换色伺服同样适用A2伺服的PR模式。上图为一牙刷的孔位图，每个孔位都可通过20PM的点动或手摇轮模式输入坐标，针对每个孔都可编辑坐标及刷毛的颜色PLC 控制电路图I/O扩展电路三、 植毛机的运行介绍运行具体可以分为自动运行，点动运行，离闸运行，试机植毛运行和无换色运行几种方式，以下是具体的介绍：1）、自动运行，在确保零位已经校定完成后，没有任何故障条件，即设备故障复位后，屏幕上方显示“正常待机状态”，并且“换色”、“试机”、“释放”的指示灯都没有被点亮，屏幕上“换箱支数”的数值不等于“0”，连续/点动按钮在“连续”位置的情况
3、下，才具备正常启动运行的条件。只要启动自动运行的条件具备，按动“模式”按钮，屏幕的右上脚会显示“自动”表明系统已经可以自动启动，按下触摸屏上的“启动”按键或右边的“启动/停止”按钮，设备则正常启动运行，启动时系统会快速的回到第一个孔位的位置，然后延时约2秒后主轴电机再启动运行，如果不操作加减速按键，当完成第一支刷柄的全部植毛后系统会在第二支开始自动提高运行速度，操作人员可以在此速度上根据需求适当调整植毛速度。但是如果操作人员在第一支刷柄还没有完成的情况下就调整了速度，系统将不会在第二支时自动提速。（注：系统在第一支刷柄时适当降低速度是方便用户在重新启动时观察孔位和毛色以及设备的状况，以免造成设
4、备故障或废品）只要不操作“重置”按键，无论故障还是人为操作还是换箱停车，重新启动设备时设备将按照停车前用户调整的速度再次启动而不会出现上述的速度调整过程。系统将把每一次换支动作作为一只产品自动记忆在对应工作产品标号的产量统计中，也会在设定换箱支数中自动减除，“换箱停车”的提示会在“换箱支数”的位置，需要用户留意该停车信息。系统所有的故障将导致设备停止自动运行，复位故障后重新启动设备可以正常运行。*因为本设备的针障停车的信号维持时间会比较短（最短5MS），为达到快速停车的效果，系统可能没有能够响应到该信号而没有在屏幕上给出对应的提示，所以用户一旦发现设备无任何提示信息停止工作并且显示“设备正常运
5、转中”以及运行指示灯也是点亮的情况，可以直接判断为针障停车，或针障传感器故障。2）点动运行，在设备工作过程中或则“暂停”状态，将连续/点动选择开关在“点动”位置，此时只需要按下“启动”按钮设备可以运转，松开按钮设备停止。在没有故障的条件下，用户在点动运转中可以将选择开关从“点动”位置转换到“连续”位置，系统即可连续运转。*点动运行的注意事项：除去“横轴报警”和“竖轴报警”的故障外，其他任何故障的情况下都可以用点动方式启动主轴，但是点动速度恒定。不可以在没有自动运行的时候直接在“重置”后按下“模式”先操作“点动”，点动只可以在自动运行故障停车或暂停的情况下使用。3）离闸运行：系统在自动运行的条件
6、下，自动按程序执行，如果用户先选择“释放”则其他条件与自动运行一致，就是主轴不运转而处于自由状态，操作人员可以手动盘车或按下面板上的“手轮”来代替盘车，盘车时所有动作都与自动快速工作时一致。4）试机植毛运行：该运行状态与自动运行状态一致，只是在该状态的情况下，无柄箱和毛箱报警，方便用户在完成修机后空跑机器时使用。5）无换色动作运行：该运行状态也与自动运行状态一致，只是在运行过程中无换色输出，毛箱会停止在当前位置。运行过程中的其他辅助控制：1）、加油控制：加油时间和加油间隔见主画面说明中的“重要信息”，加油控制是在主轴电机在自动旋转的情况下才有输出的，手动离闸运行时加油没有输出。根据需求用户可以
7、在自动运行过程中双击“加油”按键点亮“加油”指示灯后停止加油输出。2）、拍毛控制：拍毛间隔时间见主画面说明中的“重要信息”，拍毛控制是在设备运行状态情况下才有输出的，暂停时拍毛没有输出。在生产双尖毛产品的时候，根据需求用户可以在自动运行过程中双击“拍毛”按键点亮“拍毛”指示灯后停止拍毛动作，拍毛汽缸压下。5、回零点动作（回伺服电机的机械零点）本动作在每次系统上电的情况下会自动执行，但是为防止毛斗被撞，当毛斗位置偏前的时候，系统会拒绝执行回零点动作，建议用户手动盘车使毛斗离开被撞位置后，重新开始回零点动作。系统回零点动作完成后会根据用户设定的“标零”坐标值自动修正，这样来完成所有孔位的整体偏移。
8、*注意：在参数区设定机械零点坐标后，必须按下“重置”并且再次完成校零动作后才可以生效。只有伺服电机报警或横轴、竖轴报警才可以中断回零动作。尽量避免在参数区操作“校零”，因为这样的动作可能只完成了单轴的回零动作。6、其他操作：1）、按下支持键可以得到设备厂家的信息和设备编号及出厂日期。2）、按下“轨迹”可以显示伺服行走路径，在轨迹显示的画面下使用“上页”、“下页”键可以放大和缩小轨迹显示比例。3）按下“检查”键可以直接观察数控PLC的输入输出状态，方便用户排除和发现故障， 四、 故障处理1、电源故障（类似电源缺相）容易出现的故障现象为：HMI屏幕不亮或没有任何指示检查输入电源的三相电压平衡率和设
9、备的接零和接地。2、伺服故障：打开PLC后必然会在画面上显示英文的X轴或Y轴的故障信息”ERR X AXIS ”“ERR Y AXIS”，确保伺服能够正常投入电源。伺服的数码显示不是数值而是带有英文字符的信息提示。请参照说明书排除故障或断电后重新上电。3、变频故障：变频能正常上电？或变频上的显示是否不是数字而是有字符的信息，请参照变频的说明书排除故障。可以断电或重点检查电机和电机的抱闸。4、PLC故障：系统上电PLC不显示或显示异常，又确认电源输入正常。5、控制电源故障：开机所有传感器无信号或电磁阀无动作，观察控制电源上的指示灯没有点亮而输入电源AC220V正常。因为本电源具备短路保护功能，建
10、议维修人员可以先断开负载（卸下DC24V输出的接线），看电源是否能恢复正常，如果能恢复则是外围传感器或电磁阀或回路短路，建议排除故障后直接投入电源。如果确认电源损坏，可以直接按照同型号更换一台电源。6、检测传感器故障：对应位置的动作系统没有响应或信号不能解除，请务必先确认回路正常与否，防止机械的震动导致回路中接插件的松动和信号电缆的频繁弯折导致电缆损坏。可以直接更换同型号的传感器。7、电磁阀故障：每电磁阀回路安装有熔断器，如果动作不执行请检查回路中的保险和续流保护回路，以及接线回路的正常与否。可以直接更换同型号的备件。以上所述为常见故障和排除办法.五、 20M程序系统介绍如下图所示整个程序分为20个子程序O100主程序上电后调用初始化子程序P0P1子程序为归原点子程序P2子程序里判断调用P4自动运行，还是调用坐标输入P3P4为自动运行P5子程序功能，主要是根据孔距来动态分布主轴速度，主要是在有的牙刷孔距跨度比较大，大于8MM时，在走这个孔位时需要适当降低主轴转速。P6.P7为报警子程序其余P8-P23主要用PLC实现配方的存取。因为在HMI中一个配方实现插入一个孔位数据，删除一个孔位数据比较难以实现，用PLC实现通过HMI开方便浏览生成的孔位信息结束语目前设备运行良好，最高速度可达到每分钟880孔，达到较高的生产效率。
