本文主要闡述了永宏P(guān)LC在滾筒刷支架折彎機上的應用。該設(shè)備主要用于生產(chǎn)滾筒刷支架，功能主要包含折彎、打耳、打扁、攻牙、倒角、裁剪等多道工序一次成型，解決了傳統(tǒng)多臺半自動設(shè)備繁雜工序。通過現(xiàn)場反復調(diào)試和實際應用效果，該設(shè)備很好的提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了人工成本，降低了勞動強度，既節(jié)約人工又省電，而且加工精度高。

　　文/廈門永陞科技有限公司

　　1 前言

　　1.1 行業(yè)介紹

　　滾筒漆刷是一種常用的涂料施工工具，被廣泛應用于建筑、裝飾、家具等行業(yè)。滾筒漆刷由刷毛和滾筒兩部分組成，通過滾筒的旋轉(zhuǎn)，在墻面或其它表面上均勻涂抹涂料。滾筒漆刷使用方便，涂料均勻，施工效率高，因此備受裝修行業(yè)的青睞。伴隨著人們對裝修品質(zhì)和環(huán)境友好性的要求提高，滾筒漆刷市場也得到了進一步發(fā)展。

　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和居民收入水平的提高，人們對于住房的舒適度和美觀度的要求越來越高。滾筒漆刷的使用范圍也逐漸擴大，已經(jīng)成為家居裝修必不可少的工具。滾筒漆刷的種類也越來越豐富，包括平涂滾筒、毛刷滾筒、絨毛滾筒和棉絨滾筒等。此外，滾筒漆刷的規(guī)格、顏色和形狀也日趨多樣化。在質(zhì)量和可靠性方面越來越得到重視，滾筒漆刷的品質(zhì)也不斷提高，能夠適應各種不同使用環(huán)境和需求，滿足顧客對于質(zhì)量方面的要求。未來，行業(yè)將繼續(xù)向“高品質(zhì)、高附加值”方向發(fā)展，注重技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量，打造出更多更好的產(chǎn)品，滿足不同用戶的需求。同時，環(huán)保意識的提高和政策的支持，也將促進滾筒漆刷行業(yè)的

　　繼續(xù)發(fā)展。

　　1.2 方案背景

　　目前，國內(nèi)建筑裝飾和家居裝修正快速發(fā)展，滾筒漆刷的需求量不斷增加，對滾筒漆刷質(zhì)量的要求也越來越高，因此，對滾筒漆刷加工專用設(shè)備也提出了新的質(zhì)量和效率要求。滾筒漆刷支架折彎機是滾筒刷生產(chǎn)線中廣泛應用的一種折彎設(shè)備(見圖1)，傳統(tǒng)的折彎設(shè)備都是人工操作的工序，速度慢，勞動強度大，折彎角度沒有保證，生產(chǎn)效率不高，不能適應現(xiàn)代自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)律。

　　全自動滾筒刷支架折彎機可大程度的降低人工成本，節(jié)省開支，降低由人工操作帶來的安全事故系數(shù)，并且可以實現(xiàn)各種規(guī)格的支架折彎，折彎在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，以適應不同產(chǎn)品對支架質(zhì)量的要求?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，PLC不但能滿足客戶的控制要求，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可操控性高(見圖2)。

　　隨著行業(yè)的發(fā)展，滾筒漆刷的種類也越來越豐富，包括平涂滾筒、毛刷滾筒、絨毛滾筒和棉絨滾筒等。此外，滾筒漆刷的規(guī)格、顏色和形狀也日趨多樣化。隨著行業(yè)的發(fā)展，在質(zhì)量和可靠性方面越來越得到重視，滾筒漆刷的品質(zhì)也不斷提高，能夠適應各種不同環(huán)境和需求，滿足顧客對于質(zhì)量方面的要求。而滾筒刷支架折彎機解決了在裁斷后再轉(zhuǎn)到人工折彎或半自動折彎機上操作的步驟。自動折彎設(shè)備可以實現(xiàn)攻絲、折彎、打耳全部一體自動完成作業(yè)，比傳統(tǒng)的人工裁斷手動折彎以及自動折彎人工打耳提高了生產(chǎn)速度，減輕了工人勞動強度，不再拖著個沉重的周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)過來、轉(zhuǎn)過去(圖3)。

　　圖1 滾筒刷支架折彎機設(shè)備圖

　　圖2 滾筒刷支架折彎機發(fā)展趨勢圖

　　圖3 滾筒刷支架折彎機的步序圖

　　1.3 客戶需求

　　根據(jù)客戶機械結(jié)構(gòu)和適用產(chǎn)品折彎工藝需求，滾筒刷支架折彎機主要用于生產(chǎn)滾刷支架(圖4)，功能主要包含：全自動調(diào)直、切斷、打耳、打扁、倒角、攻絲等多道工序一次成型，解決了傳統(tǒng)多臺半自動設(shè)備復雜工序。

　　總的來說，全自動滾筒刷支架折彎機很好地完成了不同規(guī)格的滾筒刷支架折彎工作，同時也滿足了客戶需求;其主要技術(shù)指標是實現(xiàn)了不同規(guī)格、不同彎數(shù)、不同長度的滾筒刷支架生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)效率，保證送料精度，要求實現(xiàn)可以閉環(huán)送料，這就需要通過編碼器反饋來實現(xiàn)送料精度，而永宏解決方案可以滿足這些技術(shù)指標功能，并且應用效果穩(wěn)定，操作簡單易上手，生產(chǎn)效率高(見圖5)。

　　圖4 滾筒刷支架實物圖

　　圖5 滾筒刷支架折彎機的應用技術(shù)指標

　　2 方案配置

　　2.1 方案說明

　　根據(jù)客戶要求以及工藝流程控制要求，對比其他方案，滾筒刷支架折彎機控制系統(tǒng)運動控制采用永宏P(guān)LC主機FBs-60MCT2-AC用于控制4軸伺服電機等動作控制，實現(xiàn)4軸伺服定位控制，編碼器高速計數(shù)反饋技術(shù)指標要求;上位機采用永宏C2系列HMI作為操作界面，用于自動運行監(jiān)控、手動操作調(diào)試、折彎參數(shù)設(shè)置、IO監(jiān)控和報警信息顯示等用戶操作界面以及遠程IOT維護;伺服電機采用永宏A6脈沖伺服，用于配合PLC實現(xiàn)定位控制等技術(shù)指標，送料轉(zhuǎn)盤采用永宏B30變頻器，實現(xiàn)前段料盤送料平穩(wěn)。

　　2.2 搭配示意圖(見圖5)

　　圖5 系統(tǒng)拓撲圖

　　2.3 技術(shù)指標(見表1)

　　表1 系統(tǒng)技術(shù)指標要求

　　3 設(shè)備介紹

　　3.1 設(shè)備機構(gòu)介紹(圖6)

　　①送料校直

　　由伺服電機帶動多組滾輪旋轉(zhuǎn)進行進料并進行校直，滾輪與鋼絲硬性機械接觸送料，可能會有打滑現(xiàn)象，為了保證送料精度，通過編碼器來反饋實時送料長度，并通過伺服電機來補償，從而保證了送料精度。

　　②折彎切斷機構(gòu)

　　采用PLC控制系統(tǒng)，伺服電機成型，可以任意編輯成型形狀，實現(xiàn)不用更換模具就可以生產(chǎn)市場上所有型號的滾筒刷支架。

　?、壅鄱鷻C構(gòu)

　　采用杠桿原理實現(xiàn)鋼絲壓扁成型，模具拆裝更方便，更耐用。

　?、芄ソz倒角機構(gòu)

　　攻絲或倒角根據(jù)不同產(chǎn)品需要更換不同的刀頭由伺服電機帶動進行攻絲或倒角。

　　圖6 滾筒刷支架折彎機工藝流程圖

　　3.2 設(shè)備工藝介紹

　　根據(jù)機械結(jié)構(gòu)和工藝要求，滾筒刷支架折彎機主要通過伺服電機帶動滾輪進料，送料定位完成后折彎，完成設(shè)定折彎次數(shù)后進行切斷操作。同時滾筒刷支架折彎機還需要實現(xiàn)以下多種工藝要求，顯示當前工作步驟，能任意編輯成型形狀。總而言之，滾筒刷支架

　　折彎機既需要很好的實現(xiàn)多種控制要求，同時也需要很好地實現(xiàn)多種工藝要求。

　　滾筒刷支架折彎機的工藝流程主要為：定位送料→攻絲倒角→折彎定位→旋轉(zhuǎn)折彎、打耳→循環(huán)送料折彎→切斷，這幾部分的工藝流程是按照循環(huán)順序執(zhí)行的，從而達到很好的工藝效果。

　　3.3 HMI畫面設(shè)計

　　人機交互觸摸屏是設(shè)備與操作人員可視化交互的橋梁，在控制系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵作用，同時也是整個控制系統(tǒng)的決策層，通過觸摸屏發(fā)送命令給下位機PLC控制器，PLC接收到觸摸屏發(fā)出的控制命令后將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳目刂菩盘柡髮υO(shè)備進行精準控制。觸摸屏還可以顯示設(shè)備中的各個信號狀態(tài)以及各個電機反饋的位置等。觸摸屏界面也需要進行相應的編程，來實現(xiàn)人機交互控制與實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控功能。觸摸屏程序開發(fā)是基于永宏FvDesigner軟件來設(shè)計開發(fā)的(圖7)。

　　圖7 FvDesigner編程軟件

　　3.3.1 自動監(jiān)控畫面(圖8)

　　滾筒刷支架折彎機人機交互界面的自動運行畫面主要用于操作員查看當前運行參數(shù)、運行狀態(tài)等信息顯示。當生產(chǎn)的產(chǎn)品存在有所偏可以實時修改滾筒刷支架生產(chǎn)參數(shù)。

　　圖8 滾筒刷支架折彎機自動監(jiān)控畫面

　　3.3.2 參數(shù)設(shè)置畫面(圖9)

　　滾筒刷支架折彎機人機交互界面的參數(shù)設(shè)置畫面主要用于伺服電機運行速度，氣缸和油缸閥動作時間以及攻絲倒角參數(shù)等。

　　圖9 滾筒刷支架折彎機參數(shù)設(shè)置畫面

　　3.3.3 支架形狀編輯畫面(圖10)

　　滾筒刷支架折彎機人機交互界面上的編程畫面用于幫助用戶設(shè)置不同支架產(chǎn)品，可以根據(jù)不同產(chǎn)品需求設(shè)置對應的運行參數(shù)，參數(shù)可保存在HMI的配方中，方便下次生產(chǎn)該產(chǎn)品時可以直接從HMI配方系統(tǒng)中直接調(diào)用出來，無需再次輸入產(chǎn)品參數(shù)，也可直接寫入到PLC中直接生產(chǎn)所設(shè)置的產(chǎn)品。

　　圖10 滾筒刷支架折彎機結(jié)果顯示畫面

　　4 方案特點

　?、傧到y(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力很強

　　整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，永宏P(guān)LC是以永宏自行研發(fā)的系統(tǒng)單晶片(SOC)制作而成，中央處理器整合的NC定位脈沖、高速計數(shù)以及高速中斷等高級功能硬件電路于一體，速度更快，功能及可靠性能更加，使得機器在保證精準的情況下高速穩(wěn)定的運行。

　　②可以生產(chǎn)任意成型形狀

　　整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，永宏P(guān)LC采用自編程方式編程，可以讓用戶自行編輯成型形狀，實現(xiàn)一臺設(shè)備就可以生產(chǎn)市場上所有型號的滾筒刷支架。

　?、叟浞絻Υ婀δ?/p>

　　整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了方便用戶更換產(chǎn)品時快速調(diào)整參數(shù)，永宏HMI提供配方功能，用戶可以根據(jù)需要隨時調(diào)用配方數(shù)據(jù)，滿足了生產(chǎn)過程中不同產(chǎn)品的需求。

　?、躀OT遠程維護

　　整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了方便后期程序修改維護，提供物聯(lián)網(wǎng)解決方案，搭配FATEK IoT的iAccess功能，輕松進行遠程控制、遠程故障排除以及維護遠端HMI系統(tǒng)與PLC專案。

　　5 方案優(yōu)勢

　?、龠x用永宏P(guān)LC作為控制核心，具有結(jié)構(gòu)緊湊、組裝靈活、編程簡單，抗干擾能力強、可靠性高等特點。

　?、谶x用永宏P(guān)LC作為控制核心，最大可作4軸的NC伺服馬達控制。PLC提供的NC定位專用語言配合PLC的梯形圖程序所提供的便利指令，可以輕易達成精密定位控制。

　?、塾篮關(guān)LC編程軟件具有仿真功能，減少了程序編寫和現(xiàn)場調(diào)試時間，方便技術(shù)人員的調(diào)試工作，提高了工作效益。

　　④持多語言顯示，適應各種出口國家的需求，同時擁有完備的報警功能可滿足不同需求，在降低產(chǎn)品廢品率的同時，還降低了誤報警的可能性。

　?、萑藱C界面搭配FATEK IoT的iAccess功能輕松維護遠端HMI系統(tǒng)與PLC專案。

　　6 方案難點

　　難點1：如何實現(xiàn)自編程功能?

　　解決：由于滾筒刷支架的產(chǎn)品多樣性，可以實現(xiàn)任意編輯成型形狀。需要程序可以自編程功能。通過在連續(xù)地址中寫入定義好的參數(shù)，在使用到對應地址參數(shù)時，根據(jù)不同的參數(shù)定義對應相應的動作執(zhí)行。

　　難點2：折彎段數(shù)可以任意設(shè)置，如何實現(xiàn)通過一段的程序可重復所有段數(shù)的折彎?

　　解決：在進行滾筒刷支架折彎機的PLC整體程序設(shè)計和規(guī)劃時，由于程序具有自定義編程功能，每一步的運行動作都存儲在連續(xù)的緩存器中;所以在自動運行過程中，每一步都需調(diào)出存儲對應位置的緩存器數(shù)據(jù)，只要變更V的值即可變更操作數(shù)的地址，利用此功能結(jié)合FBs-PLC的應用指令，可以用極簡單的指令，實現(xiàn)功能強大、極具效率的控制應用。

　　難點3：送料滾輪會有打滑現(xiàn)場，如何保證送料精度?

　　解決：通過編碼器高速計數(shù)反饋，實時把實際送料長度反饋給PLC，與理論長度對比后快速進行補償，從而保證送料精度。

　　7 方案總結(jié)

　　通過現(xiàn)場調(diào)試，滾筒刷支架折彎機具有結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、便于維護、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)質(zhì)量高等優(yōu)點，實現(xiàn)了誤差在± 0 . 5 m m的情況下，達到了600-1200pcs/小時的速度，在節(jié)省了大量人力的同時，還極大地提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，并消除了人工操作的誤差，從而使產(chǎn)品的生產(chǎn)過程變得高效、一致、簡便、準確。該滾筒刷支架折彎機方案在滾筒漆刷行業(yè)中得到了越來越廣泛的應用，以其高速度、高精度、高穩(wěn)定性和很強的適用性，同時也得到了越來越多客戶的認可。