高精度压装电气控制系统

高精度压装电气控制系统

关键词：高精度测力传感器  测力显示控制器  测力传感器变送器 PLC PC 组态 定心装置 数据存储 数据管理

        随着工业的发展，制造业对零配件的加工和装配精度提出了更高的要求，对压装的技术要求也同样如此。随着“中国制造2025”“工业4.0”的提出，智能化，数据化和柔性化的自动化装配线也大放光彩。现有的大部分压装装配流水线的自动化水平相较以往虽有提升，但技术人员往往只是为了解放操作人员的双手，减少人力投入，提高生产安全性，对于产品的良品率和质量缺提升却并不明显。分析其原因主要还是缺乏高精度高可靠性的控制和监测反馈系统。

得益于现代电子技术的发展，仪表和传感器技术得到了极大的提升，使得我们现在在组建高精度，高稳定性的压装控制系统有了更好的解决方案。

一、         几种常见的压装电气控制系统。

 

1-1.     变送器+触摸屏+plc

变送器+触摸屏+plc的这种电气控制系统架构，结构简单，成本少，但是控制精度一般。

一般用于对速度没有要求，控制简单的场合，多用于监视力值波动或读数。

变送器现在也随着时代的发展，尤其是总线技术的成熟和广泛应用，出现新的生机，这就是数字式变送器。它区别于传统的标准模拟量信号（如0-10v、4-20mA等）的模拟式变送器的地方，在于数字式变送器使用主流的总线高速通讯方式进行传输。这样在稳定性和抗干扰性上要得到巨大的提升，同时大大丰富了数据的信息量，不再仅仅只是一个力值信息。

 

代表型号：德国AST的BA660/BA661/BA662系列

                德国BAYKON的TX12和TX2系列

                日本UNIPULSE的LC1111

 

1-2.     通用仪表+触摸屏+plc

通用仪表+触摸屏+plc的这种电气架构是性价比比较高的一种架构方式，结构简单，维护方便，系统的精度和稳定性足以胜任大部分应用场合。

通用仪表不管是从硬件上还是软件上都要比变送器都要提升不少，所以他可以完成很多变送器无法完成的检测任务。

比如，在测力现场经常会捕捉一些特殊的力值点，峰值，谷值，平均值等，由于测力中某些特殊点，往往是转瞬即逝的，这就要求仪表首先要有高效可靠的信号采集能力，其次要有高速的数据运算处理能力。而这都不是一般plc程序所能做到的。

并且一些仪表会配有专门的pc管理分析软件，可以对测力数据进行存储和分析。

综上所述，此类电气架构足以满足对于速度和精度有较高要求的测力应用场合。

代表型号：日本UNIPULSE的F325/F340A/F331/F350

                德国BAYKON的BX11

1-3.     触摸屏仪表+触摸屏+plc

上述两种架构都需要借助于触摸屏才能将力值以波形的形式显示出来，而平时我们所用的触摸屏的处理速度根本赶不上测力绘制波形所需要的速度。虽说是触摸屏仪表，但是日本UNIPULSE的触摸屏并不是普通的触摸屏，它是具有高速处理的能力的，通过其内部复杂的触摸屏驱动主板可见，所以才会有F372A这种可以实时绘制力值波形图的仪表。

由于此类仪表需要绘制波形图，而大家都知道一条线是由N多个点构成的，对应在我们测力上面，就是需要大量的力值数据来支持我们画这个波形，所以仪表必须要求强大的数据采集能力和处理能力才行。

触摸屏仪表还有一套独特的高效运算处理算法和模型，这可以让他捕捉到许多通用仪表也捕捉不到的特殊点，比如拐点。

触摸屏仪表因为具有绘图功能，所以他可以分析和功能性大大增强了，力值波形图的分析和参数配合，可以参见《力值波形图的应用》

真正的高精度，高稳定性和高效率的测力系统，还是此种架构才能做到。

代表型号：日本UNIPULSE的F381A/F372A/F377A/F388A

 

二、         一种高精度压装机电气控制系统简介

通过第一部分的电气控制系统的分析，可知做一套高精度的压装机最好的电气架构就是触摸屏仪表+触摸屏+plc

这里我们以日本UNIPULSE的F381A控制仪表构建一款压装机为例。

 

 

此款压装机为虽为手动压装机，但只是进给压装的手段不同，原理上还是一致的。

控制核心为F381A仪表，传感器为位移传感器和载荷传感器，center master智能定心装置。

当压装机开始压装时，位移传感器和载荷传感器会将二者的数据都输送给F381A仪表，F381A仪表会将二者是数据进行汇总处理，并以一个两坐标的波形图输出出来，此时仪表如果发现位移或力值信号异常就会报警，并通过其输入输出I/O端口控制plc或是其他执行部件进行保护动作。这样可以防止压错工件或是压装位置偏移导致的故障和品控问题，避免设备或工件的损坏。大大提高了设备的压装精度，可靠性和安全性。在压装的过程中，由于机械误差，放置误差等不良因素的影响，会导致压装工位存在一些小的偏差，此时就是center master智能定心装置大显身手的时候了（如下图所示）。

 

 

 

    Center master智能定心装置可以自动修正水平位置和角度位置上的一些误差。这样就大幅降低了由中心误差引起的装配不良，通过修正位置误差提高装配品质，设备受力变小，减少了故障延长了寿命，安装调试简单，缩短了工时。

           从上述工作流程的描述中，可见一台高精度的压装机，从一开始启动的一瞬间，他的位移量和压力值都是一直处于控制系统的监控调节之下的。只有这样的压装控制系统，才能真正的实现高效率，高品质，高稳定性和高安全性的现代化制造业生产要求。

 

 三、 数据传输和管理

智能化工厂和过去的工厂相比，最大的区别就是网络化和数据化。以前的生产线效率低，品质差，性能单一。通过网络化数据化之后，人们可以快速定位问题出在哪里，哪里的生产过于空闲，资源分配不当并进行调整，这样对产品的生产效率和品控是有极大好处的。在尝到网络化数据化的好处之后，现代化生产线都在大力发展网络化智能化生产线和产品追溯系统，所以现在触摸屏控制仪表也都配备了强大的通讯组网能力。

  UNIPUSE品牌下不管是通用仪表和触摸屏仪表都配备了通讯接口，比如常规的RS232/485端口，还有以太网，deviceNET，cc-link等高速总线端口。这样就使得单个的“武林高手”可以组团成为一个高效的“武林联盟”横扫一切困难。

        虽然触摸屏仪表自身就带有一定的数据统计功能，但受制于自身存储限制，无法做到经年累月的统计储存数据，此时可以通过通讯或是SD卡的形式将数据转移到pc机上去储存分析管理。

      F331这个型号因为特别适合实验室使用，所以配备了专用的pc管理分析软件，通过这个软件不仅能管理测量数据和状态等，还能帮助使用人员分析力值信号，甚至是未被处理过原始力值信号都可以显示出来哦。

 四、 结语

一台真正好用的测力控制仪表，首先，就要自身工夫强悍反应精准。能够在电光火石的一瞬间，采集到足够多的信息，并且还能从纷繁复杂的信息中“一剑封喉”捕捉到特殊点，快速做出判断反应。其次，还能够联合众多“高手”协同作战，做到效率的最大发挥。

     目前来看，在测力这个领域，国产测力控制仪表还处于一个入门级的级别，触摸屏仪表这种级别根本就没有，这还是很让人失望的。希望国内的测力控制仪表制造厂家能够再接再厉，争取早日造出自己的中高性能测力控制仪表。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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