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KincoCAN总线解决方案在自动锁付设备上的应用

发布时间:2020-07-17 发布时间:
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一、 概述

自动送锁螺丝机又称自动螺丝锁紧机、自动螺丝锁付机、工业拧紧系统等,是用自动化机构代替人手完成螺丝的取、放、拧紧的自动化装置,稍加改变也可以用于柱壮小零件的自动组装。由于自动锁付机具有自动化程度高、锁付效率高、锁付精度高等特点,在国内外得到较为广泛的应用,应用前景十分广阔,主要应用于汽车零部件生产、电脑、显示屏、电机、灯具、手机、打印机、电路板、电池、仪表等的自动组装,可以大大提高生产效率,降低生产成本,尤其是人工成本,提高锁付的可靠性。
一台自动锁付机,应该具备自动测量扭力的功能,锁付电机根据设定的扭力来控制锁付的扭力,从而达到高精度控制;其次应该具备高效率的锁付性能,自动锁付机送料及收料系统采用伺服电机系统,具备快速及定位精准等特点,可以大大提高工作效率;相较于人工锁付,自动锁付在精度控制及人力成本节约方面具有无可比拟的优越性。即便如此,由于自动锁付机一次性投入成本较大,所以并没有得到非常广泛的应用。
基于某业内厂家的要求,步科为其开发了基于MT6000控制器的多轴CAN总线解决方案,并成功应用于某知名品牌的自动滚筒洗衣机装配生产线上。此系统对实时性要求较高,14轴锁付电机同时动作,并要求在锁付过程中高速采样电流值并以数据形式存储。基于Kinco MT6000的CAN总线控制器及Kinco总线型伺服系统解决方案成为这个系统的首选方案。
二、Kinco控制系统具备如下特点:
1、 Kinco MT6000开放式人机界面,具备CANopen总线主站及从站功能,具备显示与控制的能力;同时开放的USB及SD卡接口,具备数据快速拷贝及存储的功能;其次MT6000还具备双串口及以太网通讯接口,方便连接外围设备,接口较为丰富。
2、 配备德国CoDeSys软件组成了基于软件的逻辑控制器,CoDeSys软件的PLC功能有多种PLC编程语言如LD、SFC、ST、IL、CFC、FBD等,而且不同的语言可以相互调用,这对于不同的应用具有很大的便利性。
3、 带CANopen总线通讯功能的Kinco ED系列智能伺服,用于控制螺丝的锁付,用户可以在利用伺服驱动器的内部编程功能,通过外部信号进行自控制,同时可以根据伺服驱动器检测的扭力与锁付需要的扭力进行比较,从而对锁付的扭力进行准确控制。
4、 系统采用CANopen总线连接各个节点,参与外围逻辑控制的IO节点也连接到CANopen总线上,所有节点的状态及IO状态均可在MT6000控制器上显示,操作员工可以快速检查各个控制点的运行情况。
三、系统连接图


四、系统工艺说明
整个系统包含以下几个部分:
1) 送料系统,送料系统将洗衣机的滚筒通过传动系统运送到锁付的工位,传动系统通过伺服电机配合丝杆进行定位,锁付的螺丝与螺孔需要刚好对上,才能保证锁付时不会出现锁偏的情况,所以伺服定位一定要准确。
2) 固定系统,锁付时锁付电机会产生比较大的反冲力,所以在锁付之前需要对洗衣机的滚筒进行固定,确保锁付时不会因为反冲力导致螺丝滑牙等情况。
3) 锁付系统,锁付轴由14套ED伺服系统控制,锁付时先通过气缸控制锁付轴向下移动,在移动的同时伺服电机转动,伺服电机带动锁付六角套筒转动并与六角螺丝套上;当带着螺丝的套筒刚好接触到锁付的螺孔时,伺服电机切换到力矩模式进行锁付,直到锁付完毕,锁付的过程较为复杂,在这里不便进行详细的描述。
4) 排料系统,排料系统指的是将螺丝按照一定的规则排好,并通过压缩空气在合适的时机将螺丝吹到固定孔,只有螺丝就位后才能进行锁付动作。
5) 收料系统,收料系统与送料系统是一个整体,送料的同时收料平台也跟着移动并把锁付好的料筒推出。
五、锁付要求
对于锁付系统来说,最重要的是锁付的质量,14个锁付孔位只要有一个不合格,整个料筒就报废了,料筒的成本较高,所以必须对锁付的质量进行严格的控制。锁付是否合格我们一般通过以下条件来判断:
1) 锁付的扭力,MT6000控制器通过对CANopen总线采样回来的各轴伺服的扭力进行判断,如果采样回来的扭力在设置的范围之内,我们就认为其合格,否则此桶就报废。
2) 锁付的深度,如果锁付的深度过深,那么就可能出现问题,可能螺孔被打坏了,这时候我们就需要结合采样回来的扭力进行比较,如果采样的扭力偏小,那说明此工位滑丝,系统就要发出警报信号,提示操作人员此桶报废;如果锁付的深度过浅,那就说明此工位浮锁,系统也要发出警报信号,提示操作人员此桶报废。
六、系统的编程实现
系统选用10.4″的MT6500T面板型PLC做为CANopen总线的主控制器,用来配置和管理ED伺服从站以及CANopen输入输出模块,用同步报文的方式来实现毫秒级的电流采样;锁付伺服选用14套三相伺服驱动器ED430-0400-AA+SMH60S-0040-30AAK,外围数字量输入输出点采用5个CANopen-D0808模块。
根据工艺要求,我们确定了用速度模式让螺丝与套筒套好,用位置模块将伺螺丝推入螺丝孔处,用力矩模块来实现锁付;
1、主站配置
在CoDeSys软件中配置总线参数,总线PDO接收和发送的对象字典映射等等;


考虑到整个通讯距离较远,因此将系统的总线波特率设置为500K/s,下面介绍一下PDO的配置:
--伺服接收PDO:控制字、控制模式、目标速度、最大速度、目标位置、seq_add
--伺服发送PDO:状态字、错误代码、实际位置、实际电流。



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