歐姆龍定位器及旋轉編碼器在舊電池生產機臺改造中的應用
由于電池生產工藝的特殊需求,電池在裝配盤上不同位置需要進行相對應的加工動作;即不同的工位需要設備上的plc產生不同的輸入輸出,要求設備能夠較準確的定位。一般情況下一臺設備要求有5-6個工位的輸出,角度精度要求5°以下,所以在改造過程選型中選用了歐姆龍公司的h8ps8位輸出型及分辨率256的旋轉編碼器就完全可以滿足設備需求。由于該生產線設備使用的是很老eberla pls511s型plc,更換plc的話,布線編程都比較麻煩,而且成本較高;所以筆者直接選用配套的歐姆龍凸輪定位器,總的改造成本在6000-7000元之間,并最終達到很好的效果,提高了生產效率。
改造老式凸輪定位器過程
由于老式定位器的工作原理是依靠帶滾輪的開關在凸輪上滾動,從而產生通斷的控制信號交給plc處理,因此在生產環境油污粉塵較多的電池生產車間中使用年限較長會導致輪盤及開關磨損嚴重,定位不準確,造成通斷信號不穩定,不準確;而且存在進行維修調機時操作不方便,不直觀等問題,且調機完成后無法記錄備份,造成恢復困難。
首先旋轉編碼器的安裝需制作相應的固定件,根據產品手冊提供尺寸圖設計好固定件后的安裝圖如圖1所示,可以看出前后整體空間多出很多。

h8ps定位器的安裝采用pnp輸出的表面安裝形式,線路上的改造很容易,電源接入24dc,編碼器是與定位器相配套的快插接頭;信號線連接只需將原來凸輪定位開關上的輸入給plc的信號線接到h8ps定位器相對應的輸出點上即可。
h8ps定位器
該型號定位器有精巧的8,16,32點輸出形式,尺寸僅為96×96mm,便于安裝。1600r/min的告訴操作以及可達0.5°的高精度設定,可使用與很廣泛的應用場合。一個鍵完成一個設定動作的設計方式是的設定變得更簡單,大型的lcd,紅色表示現在值,綠色代表設定值,可顯示大量的作業資訊,只需看一眼即可了解設備工作狀態。如圖2、3所示的是面板介紹以及切換功能介紹。

改造中h8ps定位器的設定流程
定位器解析度及旋轉方向設定
根據所選編碼器型號設定解析度為256,顯示角度為360;根據設備實際旋轉方向選擇cw方向。
定位器原點設定
模式切換到設定模式(prg),再將設備調整到機器的原點位置,略有不準沒有關系,后續調機時還可以做微調。按住origin鍵一秒鐘以上,這時原來顯示的角度就會變成0,即完成了原點設定。
在手動模式下設定各凸輪的on/off范圍
切換到設定模式(prg),將設定模式開關打到man(手動),按動cam(凸輪)下面的+或-鍵來選擇需要設定的凸輪,on/off鍵切換on點設定和off點設定,angle(角度)下面的+或-鍵用來增加和減少角度值,設定好的角度值通過write(寫入)鍵寫入到內存中。如圖4所示。

根據如圖5中的工作時序圖設定完全部凸輪角度的on/off值。

設定值檢查
可以通過按check(檢查)鍵,循環檢查各凸輪設定值是否與時序圖一致,避免前面的操作失誤。
定位器的測試操作
將模式選擇到test(測試)處,旋轉編碼器(或機器低速轉動)檢查操作輸出是否正常,這時定位器是有輸出顯示而不會有實際到plc的輸出,從而可以避免因為設定不當而造成的事故。如果on/off角度值設定不正確則返回到前面的設定步驟重新設定相對應的凸輪。
完成以上定位器的設定調試以后就可以進行運轉模式下的操作了,將模式選擇到run(運轉)模式。機器低速運轉時確認定位器的輸出,以及plc輸入輸出的工作情況,觀察機器是否運轉正常,生產的產品是否正常,檢查工藝流程是否合格。
試運轉期間如發現相對應的動作時機不對,可再返回到定位器設定流程中修改對應的凸輪on/off設定值。
定位器及編碼器的故障處理
在長時間復雜,臟污環境下長時間使用易造成編碼器的損壞,特別是信號不穩定,編碼不正確等狀況,這時定位器都會有報警信息輸出。可參照手冊上的處理流程對故障進行處理。
該改造方案完成后,歐姆龍h8ps定位器以及旋轉編碼器使用狀況非常好,而且因為其精度及穩定性可靠,不僅提高了產品品質,降低了停機時間,而且我們還提高了設備的運轉速度,從而使整體生產效率提高約15%。改造取得巨大成功。
結語
選用歐姆龍的定位器和旋轉編碼器的應用優點突出的表現在:信息化:除了定位,可以從控制器上知道其具體位置;柔性化:定位可以在控制器柔性調整;操作十分方便;經濟化:對于多個控制工位,只需一個旋轉編碼器的成本,以及更主要的安裝、維護、損耗成本降低,使用壽命增長,其經濟化逐漸突顯出來;現場安裝的方便和安全、長壽:拳頭大小的一個旋轉編碼器,可以測量從幾分的角度,幾個μ到幾十、幾百米的距離,n個工位,只要解決一個旋轉編碼器的安全安裝問題,可以避免諸多接近開關、光電開關在現場機械安裝麻煩,容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。由于是光電碼盤,無機械損耗,只要安裝位置準確,其使用壽命也可以很長。
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