台达10MC运动控制器在4头超声波焊机上的应用

超声波焊机是现代汽车工业中的关键电工设备，主要用于汽车内饰件焊接中的应用，比如汽车的遮阳板、仪表板、车门板、座椅背板、后荷板，地毯等汽车内饰的焊接。原先采用胶粘剂粘接，粘接工艺生产效率低并且胶粘剂都有一定的毒性，很容易危害生产人员的身体健康以及引起环境污染等问题。所以塑料焊机工艺得到了越来越广泛的应用。台达10MC控制器是具有电子凸轮控制功能的新一代运动控制器，能够通过CANopen总线控制多达16台伺服，其内置PLC功能齐全，I/O扩展灵活方便。10MC应用于超声波焊机控制，能很好地满足设备快速响应的运动控制性能要求，电气控制系统整体性价比很高，操作简便，安全可靠，竞争优势明显。

一、超声波焊机介绍：
4头超声波焊机用于汽车内饰焊接上，有4个独立的焊头，每个焊头上有X、Y、Z三个运动轴。主要有回零、示教、焊点定位、及焊点测试等功能，设有焊头防撞保护、光栅保护、伺服报警保护，设备暂停等保护功能。设备如图一所示：

电气控制系统配置及控制结构：
1．主要电气控制部件清单：

2．控制结构
10MC运动控制器的COM2口与DOP-B10E615触摸屏通过RS485通讯，通过触摸屏可以设置用户工艺参数；控制器的CAN端口与A2伺服进行CANopen通讯，通过CAN总线控制伺服的运动及读取伺服的状态。
10MC的PLC部分控制每个焊头3根轴的运动逻辑及4个焊头的动作逻辑，比如焊头的开启与关闭。通过10MC的公共交互区PLC同时监控每个运动轴的当前位置，若相邻两个焊头的X轴或者Y轴的位置间隙小于设定的安全距离时，系统发出报警并停机，这就是系统的防撞功能。
10MC的MC部分控制每个焊头的运动，通过PLC传递过来的启动信号、速度、目标位置等数据，来执行各个焊头各个轴的定位动作。

二、四头超声波焊机控制要求：

1、回零控制：
在设备第一次上电或者发生故障重新上电后，设备各个轴需要执行回零动作。
根据客户要求，选择的回零方式为：回零时反转，找到零位信号后，伺服开始正转，找到第一个Z相脉冲后再偏移一定的原点偏移量，回零方式如图三所示。

程序中调用“MC_PassiveHome”回零指令，在M500有信号时，当前轴开始执行回零动作，回零动作执行完后，调用“MC_MoveAbsolute”绝对定位指令，完成原点偏移动作。

在执行回零的过程中，如发生故障或按下急停，则调用“MC_Stop”指令来使当前轴停止回零动作。程序如图四所示：

2、设备配方功能：
因设备所焊接的门板多达十几种，而每个门板的焊接孔位置是不一样的，所以需要使用配方功能，来实现同一台设备焊接不同门板。设备配方所包含的功能如下：
A.     各个焊头的X、Y轴坐标设定
B.     各个焊头的Z轴焊接深度
C.     各个焊头的焊接时间、冷却时间、吹气时间
D.    每个焊点的跳焊功能开启与关闭
配方画面如图五所示：

3、设备示教功能
示教功能主要用于门板焊点的位置确定，保存至PLC中，然后再传递至HMI配方中，以便自动工作时使用。示意图如图六所示：

4.设备单点校准功能

设备的单点校准功能，主要用于校验设备某个焊点的位置及动作是否正确。设备单点检验功能画面如图七所示

操作步骤如下：

开启焊头
设置点号
按下“单点定位”按钮，设备的当前焊头会自动定位到对应点的X\Y位置。若系统检测到当前Z轴不是处于零位，则先会提升Z轴至零位，然后再定位X\Y位置。
按下“Z轴下”按钮，设备当前焊头的Z轴会定位到对应的深度。如系统检测到当前X\Y轴不在对应的位置时，则不会动作。
按下“铆接焊点”按钮，设备执行配方中当前点对应的焊接时间、冷却时间、吹气时间。
按下“Z轴上”按钮，则设备返回Z轴原点。

用数控系统价格高，且逻辑部分编程不方便。用普通PLC运行速度和精度都会受到扫描周期影响。10MC很好的解决了这些问题。
现场实际运行过程中，完善的参数设置选项和监控功能保证了设备运行平稳高效。10MC运动控制器的CANopen总线通讯大大简化了客户电气柜中的繁琐接线，友好的编程环境，使客户能够很快的掌握整个系统，后续维护方便。得到客户的一致好评。

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