英威腾AX70运动控制器在端子插壳机上的解决方案

一、项目背景

线束行业目前主流的方案以脉冲控制为主，此方案具有接线繁多、布线繁杂、抗干扰性差等缺点。总线方案因其接线方便、布线美观、数据交互速度快、状态监控实时性好等优点，具有较大的技术优势。

在单端端子插壳机上，其动作轴分为拉线轴、切刀轴、平移轴、夹线轴、平移轴、穿胶壳轴、头剥轴、尾剥轴、摆臂轴、扭线轴等。各个轴之间动作琐碎，位置关联性高，根据不同工艺有不同的动作选择，要求所有工艺能够最高效率实现。

二、客户需求

在东莞某端子插壳机现场，客户要求打端效率高、模式切换多、数据交互快、可支持步进驱动、控制模式灵活，对于设备主要有如下要求：

1）任意位置回原：设备可能停在任意工艺步，不可避免各种情况的位置干涉，回原功能必须脱离任意轴在任意位置下可能出现的位置干涉，以避免机械碰撞，保护设备安全。

2）打端高速短行程：打端时平移轴每次进给最低2.5mm，对应电机0.125转，打端与平移进给同步进行，打端耗时最快要在100ms以内，因此平移轴要在100ms以内完成定位。

3）多控制模式：设备支持多种控制模式选择；

4）最佳运行效率：不同控制模式对应不同的动作需求，系统需根据不同的模式自动屏蔽不必要的动作以提高打端效率。

5）实时数据交互：可在线观测运行工艺数据，实现部分核心工艺的自检。

6）兼容性好：运动控制器需兼容第三方步进驱动器。

三、英威腾方案

由此英威腾推出AX70运动控制器+DA180伺服驱动器+VS070触摸屏的系统解决方案：

方案拓扑图

该方案优势如下：

1）伺服驱动器与第三方步进混合应用，方便客户兼顾成本和性能。

2）伺服高响应控制，满足打端平移轴打端阶段高速短行程的控制要求。

3）Codesys编程平台，语言类型丰富，方便实现客户的控制需求和升级改造。

4）总线伺服数据读写周期ms级，可轻松实现关键数据读写，完成对核心工艺数据的监控操作。

四、工艺解决方案

针对整个项目的难点及各个工艺的实现，系统的具体解决方案为：

4.1 初始化回原

初始化的原则是能够脱离任意轴之间的位置干涉，保证顺利回原！

伺服驱动器采用23位多圈绝对值编码器，初始化过程中伺服走绝对位置为0即可。为解决位置干涉，系统大致的回原顺序如下：

4.2头剥打端工艺

头剥轴将线皮拨开，平移轴主管打端位置。打端N根线束，则有N次打端和N-1个间距。平移轴平移至打端位置根据预设的打端间距位移N-1次，打端N数。为提高生产效率，位移和端子机同时启动，只要位移动作时间小于打端时间即可。伺服每次打端位移仅需75ms，完全符合工艺需求。

为了方便调试和观察，每次启动前可添加一段延时，观察每个端子的完成情况。

平移和打端动作为：“同时启动--先后完成--延时--同时启动--先后完成--延时。。。----结束”。

4.3多模式切换

考虑客户线材打端功能的多样性，设备做了多种模式切换，例如：

1）尾剥沾锡模式开启选择；

2）穿胶壳模式开启选择；

3）打端模式选择；

4）沾锡模式开启选择；

5）扭线模式开启选择；

6）故障检测开启选择；

7）单步运行模式选择。

……

4.4 最佳效率工艺

不同模式下的动作时序不同，势必会导致部分动作不需要执行，此时逻辑上会出现一定的等待时间，降低运行效率。

本系统可根据客户实际选择的运行模式自动优化动作时序，跳过不必要的等待时间和非必要的停靠位置，极大的降低打端周期。

此外，设备还支持在线更改控制模式，即设备可在工作工程中切换选择功能，系统根据当前打端阶段匹配当周期或下周期进行模式切换，而无需停机或回原再进行模式切换。控制效率大大提高。

4.5 实时数据交互

系统采用Ethercat总线进行数据交互，数据读写周期为ms级，通过同步周期对所有轴进行位置、速度、扭矩等实时数据的观测，完成对核心工艺的优化处理，大大提高了设备的灵活性与稳定性。

五、总结

端子插壳机工艺繁多，动作琐碎，模式多样，需要完善的控制逻辑和灵活的功能选择。基于英威腾AX70系列运动控制器在端子插壳机上的整体解决方案，不仅布线美观，数据交互快速，能够满足所有的工艺需求，还能够兼顾丰富的控制模式，灵活的模式切换，极高的运行效率等特点，具有很强的行业推广价值。