1 行業介紹

　　全自動排線機， 業內又稱為排線全自動端子壓著機，是一種可以將電線定長裁斷，定長剝皮，然后再打上端子的自動化設備。其加工好的線纜無需焊接便能夠穩定地將兩根導線連接在一起，大大方便了線路的連接工作， 適用于多種需要電路連接的場合，比如電視、電腦、手機、相機、汽車、空調、收音機、飛機、火車等。目前全自動排線端子機主要分為單頭、雙頭兩種，擁有廣闊的市場應用空間。

　　此項目為全自動雙頭排線端子機，基本上為全伺服電機控制，效率高，性能穩定。只要把待生產的排線與端子裝到設備指定位置，在人機界面進行產品特征(線材規格，產品PIN數，分線參數，產品長度等)的簡單設定， 按下啟動按鍵，設備就可以按設定要求自動完成送線，分線，裁線，剝皮，搓線，送端子及端子壓接等動作，實現連續自動化生產。

　　2 系統設計方案

　　2.1 方案背景

　　設備主要包括切線、剝皮、搓線、打端、分線、出線等多個部分：通過拉線伺服進行排線進料，切刀將排線切斷，前剝皮伺服與后剝皮步進配合切刀將線材表皮剝掉，搓線氣缸完成剝后線芯扭搓。拉線伺服通過配合分線氣缸實現排線收尾的分線，另外該設備還支持排線中段多段間隔分線功能;前端移動伺服與端子機配合實現連續快速打端，后端移動過伺服與后端子機配合實現后端連續快速打端子以及出線動作。前后端PIN位與PIN寬可獨立設定，穩定實現前后端壓著不同類型端子。

　　圖 1 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機設備示例

　　目前市場上主要的控制系統是PLC+伺服的方式， 部分采用單片機+伺服方式或帶PLC功能的伺服等。PLC 主要有三菱、臺達等，HMI主要有維綸通、臺達、維控等。綜合比較后，永宏FBS系列PLC+觸摸屏+A5伺服的成套方案在性價比和功能穩定等綜合性能上較其他產品方案有優勢。

　　

表 1 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機系統參考方案

　　2.2 客戶需求

　　根據客戶要求，單機共計七個軸NC控制，其中五個伺服軸加兩個步進軸控制;前后端子機在自動打端情況下端子機能連續快速運轉，保證打端效率與成品效果， 且可以實現任意PIN線材的跳打功能;點動下則可以打端一步一動，打完可切回自動工作流程。排線分線功能除了市面上常見的首尾分線可設功能外，增加多段中間分線間隔與長度可設，實現中間分線功能，利于電腦排線等產品的線路高效并接。

　　2.3 解決方案

　　全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機的核心控制系統是永宏FBS-24MCT2-AC主機與FBS-24MAT2-AC主機各一臺，搭載FBS-16YT與FBS-8YT擴展模塊各一臺，兩臺主機間通過各自擴展一塊FBS-CB5通訊模版進行FATEK高速聯機，可實現系統的八軸高速脈沖輸出定位。伺服系統采用永宏A5系列雙軸驅動器兩臺+A5系列單軸驅動器一臺搭配五臺A5伺服電機;傳動系統由減速機、絲桿、皮帶輪等構成;設備應用還包括了外圍的光纖傳感器、槽型傳感器，以及開關、按鈕等元器件。

3 系統硬件設計

　　3.1硬件配圖

　　

表 2 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機具體功能要求

　　　

　表 3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機規格參數

　　設備核心主要由前端打端子、中間切線剝皮分線、后端打端子出料三大部分組成。排線的分線、切線、剝線等系列動作均通過拉線伺服配合切刀軸、前剝皮軸、后剝皮軸、分線氣缸等完成;前端打端子通過前端伺服軸帶動絲桿移位配合前端端子機實現;后端打端子通過后端伺服軸帶動絲桿移位配合后端端子機實現。各端子機通過變頻板可外部調節速度;為提高打端效率，打端移動伺服啟動由對應的打端最低點感應器信號觸發。整個系統配合供線、供端電機實現自動上料;各異常檢測傳感器做報警反饋保護。

　　

表 4 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機硬件配置表

　　

圖 2 全自動單端壓著浸錫機硬件配置圖

　　設備開發調機過程中主站控制器PORT0與HMI連接，為便于程序調試與監控，主站采用FBS-CB25通訊板，通過通訊板的RS232口連接PC調試;設備調試完成后換回原始配置的FBS-CB5板子。

　　3.2 機械結構

　　全自動單端壓著浸錫機主要由前端伺服、前剝皮伺服、切刀伺服、后剝皮步進、拉線伺服、后端伺服、轉向步進與分線刀組成主體結構。

　　

圖 3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 - 機械結構分布 -1

　　

圖 4 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 機械結構分布 -2

　　3.3 電氣控制

　　全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機的核心控制系統由兩臺永宏FBS些列PLC主機，各擴展一塊FBS-CB5通訊模塊，高速聯機可組成多至8軸NC定位控制系統。PLC接線如圖5所示，電氣控制柜接線圖如6所示。

　　

圖 5 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 部分 IO 接線原理圖

　　

圖 6 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 電氣控制柜圖

　　4系統軟件設計

　　4.1 工藝流程

　　設備工藝流程簡介如下：

　　條件滿足情況下點擊復位，各軸伺服/步進按順序回原點;若已提前打開棄線開關，系統復歸完成后會自動進行棄線動作：拉線軸與分線到配合進行分線動作，分線完成后切刀與剝皮軸進行切線與剝線，后端兩軸配合將棄線產品夾取出線。復位棄線完成后看，若自動運行啟動，前端可直接進行移動打端;前打端完成后拉線軸配合切刀軸、分線刀等部件進行拉線、分線、切線、扭線動作;完成以上動作后，前剝軸、后剝軸配合切刀實現剝皮功能; 隨后前端進行下一次移動打端動作，后端則進行首次移動打端動作并配合旋轉步進完成出線動作。

　　4.2 控制流程(見圖7)

　　

圖 7 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 工藝流程簡圖

　　4.3 PLC I/O點配置

　　根據設備工藝流程和控制流程要求，進行了永宏PLC 程序I/O點配置;永宏PLC輸入輸出點配置如表5所示。

　　

表 5-1、2、3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機 IO 點配置表

　　4.4工藝編程應用

　　4.4.1 PIN位跳打控制

　　自動運行時端子機連續運轉效率才高，而前端伺服需要在端子機一次往復運動周期內完成移位，否則會造成打端不良甚至卡機;另外本系統需要實現1-24PIN間任意PIN位跳打功能。因此根據用戶在人機界面的控制設定， 結合PLC的變址功能，系統設計了提前自動運算出所需打端的各個坐標位置，前端伺服配合端子機進行位置移動。

　　

圖 8 PIN 位跳打坐標自動預算

　　4.4.2排線中間分線控制

　　根據市場發展需求，部分場合除了排線首尾分線外，還需要中間分線若干段，為此設計了四段中間分線功能;四段間距與長度自由可設定。通過永宏PLC高效的表格型NC定位指令，統一控制表格，自動賦值運行與判斷。

　　

圖 9 中間分線功能種類分析示例圖

　

　圖 10 中間分線功能實現程序示例圖

　　4.5 觸摸屏畫面設計(圖11、12、13)

　　5 結論

　　

圖 11 主控畫面示例

　　

圖 12 打端畫面示例

　　

圖 13 配方畫面示例

　　通過現場調試，全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機工藝動作均已完善，功能滿足客戶需求;現場進行了樣品加工測試，產品加工效果與效率均符合客戶要求。

　　

圖 14 生產產品示例(無中間分線)

　　

圖 15 生產產品示例(帶中間分線)