KincoCAN總線解決方案在自動(dòng)鎖付設(shè)備上的應(yīng)用

自動(dòng)送鎖螺絲機(jī)又稱自動(dòng)螺絲鎖緊機(jī)、自動(dòng)螺絲鎖付機(jī)、工業(yè)擰緊系統(tǒng)等，是用自動(dòng)化機(jī)構(gòu)代替人手完成螺絲的取、放、擰緊的自動(dòng)化裝置，稍加改變也可以用于柱壯小零件的自動(dòng)組裝。由于自動(dòng)鎖付機(jī)具有自動(dòng)化程度高、鎖付效率高、鎖付精度高等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到較為廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用前景十分廣闊，主要應(yīng)用于汽車零部件生產(chǎn)、電腦、顯示屏、電機(jī)、燈具、手機(jī)、打印機(jī)、電路板、電池、儀表等的自動(dòng)組裝，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，尤其是人工成本，提高鎖付的可靠性。
一臺(tái)自動(dòng)鎖付機(jī)，應(yīng)該具備自動(dòng)測(cè)量扭力的功能，鎖付電機(jī)根據(jù)設(shè)定的扭力來(lái)控制鎖付的扭力，從而達(dá)到高精度控制；其次應(yīng)該具備高效率的鎖付性能，自動(dòng)鎖付機(jī)送料及收料系統(tǒng)采用伺服電機(jī)系統(tǒng)，具備快速及定位精準(zhǔn)等特點(diǎn)，可以大大提高工作效率；相較于人工鎖付，自動(dòng)鎖付在精度控制及人力成本節(jié)約方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。即便如此，由于自動(dòng)鎖付機(jī)一次性投入成本較大，所以并沒(méi)有得到非常廣泛的應(yīng)用。
基于某業(yè)內(nèi)廠家的要求，步科為其開(kāi)發(fā)了基于MT6000控制器的多軸CAN總線解決方案，并成功應(yīng)用于某知名品牌的自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)裝配生產(chǎn)線上。此系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，14軸鎖付電機(jī)同時(shí)動(dòng)作，并要求在鎖付過(guò)程中高速采樣電流值并以數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)。基于Kinco MT6000的CAN總線控制器及Kinco總線型伺服系統(tǒng)解決方案成為這個(gè)系統(tǒng)的首選方案。
二、Kinco控制系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、 Kinco MT6000開(kāi)放式人機(jī)界面，具備CANopen總線主站及從站功能，具備顯示與控制的能力；同時(shí)開(kāi)放的USB及SD卡接口，具備數(shù)據(jù)快速拷貝及存儲(chǔ)的功能；其次MT6000還具備雙串口及以太網(wǎng)通訊接口，方便連接外圍設(shè)備，接口較為豐富。
2、 配備德國(guó)CoDeSys軟件組成了基于軟件的邏輯控制器，CoDeSys軟件的PLC功能有多種PLC編程語(yǔ)言如LD、SFC、ST、IL、CFC、FBD等，而且不同的語(yǔ)言可以相互調(diào)用，這對(duì)于不同的應(yīng)用具有很大的便利性。
3、 帶CANopen總線通訊功能的Kinco ED系列智能伺服，用于控制螺絲的鎖付，用戶可以在利用伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部編程功能，通過(guò)外部信號(hào)進(jìn)行自控制，同時(shí)可以根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)的扭力與鎖付需要的扭力進(jìn)行比較，從而對(duì)鎖付的扭力進(jìn)行準(zhǔn)確控制。
4、 系統(tǒng)采用CANopen總線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，參與外圍邏輯控制的IO節(jié)點(diǎn)也連接到CANopen總線上，所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)及IO狀態(tài)均可在MT6000控制器上顯示，操作員工可以快速檢查各個(gè)控制點(diǎn)的運(yùn)行情況。
三、系統(tǒng)連接圖

四、系統(tǒng)工藝說(shuō)明
整個(gè)系統(tǒng)包含以下幾個(gè)部分：
1） 送料系統(tǒng)，送料系統(tǒng)將洗衣機(jī)的滾筒通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)送到鎖付的工位，傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)伺服電機(jī)配合絲桿進(jìn)行定位，鎖付的螺絲與螺孔需要?jiǎng)偤脤?duì)上，才能保證鎖付時(shí)不會(huì)出現(xiàn)鎖偏的情況，所以伺服定位一定要準(zhǔn)確。
2） 固定系統(tǒng)，鎖付時(shí)鎖付電機(jī)會(huì)產(chǎn)生比較大的反沖力，所以在鎖付之前需要對(duì)洗衣機(jī)的滾筒進(jìn)行固定，確保鎖付時(shí)不會(huì)因?yàn)榉礇_力導(dǎo)致螺絲滑牙等情況。
3） 鎖付系統(tǒng)，鎖付軸由14套ED伺服系統(tǒng)控制，鎖付時(shí)先通過(guò)氣缸控制鎖付軸向下移動(dòng)，在移動(dòng)的同時(shí)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)帶動(dòng)鎖付六角套筒轉(zhuǎn)動(dòng)并與六角螺絲套上；當(dāng)帶著螺絲的套筒剛好接觸到鎖付的螺孔時(shí)，伺服電機(jī)切換到力矩模式進(jìn)行鎖付，直到鎖付完畢，鎖付的過(guò)程較為復(fù)雜，在這里不便進(jìn)行詳細(xì)的描述。
4） 排料系統(tǒng)，排料系統(tǒng)指的是將螺絲按照一定的規(guī)則排好，并通過(guò)壓縮空氣在合適的時(shí)機(jī)將螺絲吹到固定孔，只有螺絲就位后才能進(jìn)行鎖付動(dòng)作。
5） 收料系統(tǒng)，收料系統(tǒng)與送料系統(tǒng)是一個(gè)整體，送料的同時(shí)收料平臺(tái)也跟著移動(dòng)并把鎖付好的料筒推出。
五、鎖付要求
對(duì)于鎖付系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的是鎖付的質(zhì)量，14個(gè)鎖付孔位只要有一個(gè)不合格，整個(gè)料筒就報(bào)廢了，料筒的成本較高，所以必須對(duì)鎖付的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。鎖付是否合格我們一般通過(guò)以下條件來(lái)判斷：
1） 鎖付的扭力，MT6000控制器通過(guò)對(duì)CANopen總線采樣回來(lái)的各軸伺服的扭力進(jìn)行判斷，如果采樣回來(lái)的扭力在設(shè)置的范圍之內(nèi)，我們就認(rèn)為其合格，否則此桶就報(bào)廢。
2） 鎖付的深度，如果鎖付的深度過(guò)深，那么就可能出現(xiàn)問(wèn)題，可能螺孔被打壞了，這時(shí)候我們就需要結(jié)合采樣回來(lái)的扭力進(jìn)行比較，如果采樣的扭力偏小，那說(shuō)明此工位滑絲，系統(tǒng)就要發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提示操作人員此桶報(bào)廢；如果鎖付的深度過(guò)淺，那就說(shuō)明此工位浮鎖，系統(tǒng)也要發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提示操作人員此桶報(bào)廢。
六、系統(tǒng)的編程實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)選用10.4″的MT6500T面板型PLC做為CANopen總線的主控制器，用來(lái)配置和管理ED伺服從站以及CANopen輸入輸出模塊，用同步報(bào)文的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的電流采樣；鎖付伺服選用14套三相伺服驅(qū)動(dòng)器ED430-0400-AA+SMH60S-0040-30AAK，外圍數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)采用5個(gè)CANopen-D0808模塊。
根據(jù)工藝要求，我們確定了用速度模式讓螺絲與套筒套好，用位置模塊將伺螺絲推入螺絲孔處，用力矩模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖付；
1、主站配置
在CoDeSys軟件中配置總線參數(shù)，總線PDO接收和發(fā)送的對(duì)象字典映射等等；

考慮到整個(gè)通訊距離較遠(yuǎn)，因此將系統(tǒng)的總線波特率設(shè)置為500K/s，下面介紹一下PDO的配置：
－－伺服接收PDO：控制字、控制模式、目標(biāo)速度、最大速度、目標(biāo)位置、seq_add
－－伺服發(fā)送PDO：狀態(tài)字、錯(cuò)誤代碼、實(shí)際位置、實(shí)際電流。