超声波塑料焊接机结合MECHATROLINK -Ⅲ实现更强大的功能

今天主要分享超声波塑料焊接机基于MECHATROLINK -Ⅲ的力位控制系统。大家都知道，超声波焊接机在以前的方案中大多使用气缸来驱动焊头下降。

其实 气缸本身多多少少会有一些缺点，在一些特定场合，一些特殊产品的应用上，还是不能满足需求的。本次我们主要从气缸/电缸的替换、我们为什么采用总线的这种方式、我们系统的架构、还有我们实现的功能这几个方面，来分享我们系统的使用情况。

目前，大多数超声波塑料焊接机使用的是气缸驱动。从驱动的条件上来说，气缸必须要有一个气源，而气源绝大部分都是由空压机压缩和存储所得，空压机的安装和运行有一定的场景局限，比如一些比较小的厂房内，空压机的运行噪音会影响旁边人员的工作，并影响产品质量。

另外，气源的转化能效比也是个问题，工厂的气源系统等方面的损耗是比较大的。还有，气缸的压力调解不是特别的精准，对于精准的定位，溶解的速度压力调节，如果是用气缸来说的话，是比较困难的。

采用伺服电机做为动力，要想实现力矩变化则必需要一组模拟量的信号，超声波系统本身是一个大功率的设备，他的高频干扰也很大，模拟量的干扰也非常难把握。另外接线也是老大难的问题，线越受干扰的机率越大，对模拟量的干扰非常难以把握。

总线的优势与规划

网络总线可以解决以上的问题，我们选择了MECHATROLINK -Ⅲ网络总线来控制。这种控制方式的好处是，线路少了很多，从站比较多，抗干扰性也会更好。

在通信协议的规划上的话，我们自主研发了一个控制器。控制器集结了Internet TCP、RS485、MECHATROLINK -Ⅲ这三个协议，主要软件都是在工控机上运行。工控机与控制器之间是通过TCP IP协议进行传输；超声波的发声器这一块的所有的运行都是通过RS485，对于伺服电机的控制是通过MECHATROLINK -Ⅲ。

电机控制中就包含了MECHATROLINK协会提供的通讯版。因为直接用控制器去控制电机，我们是得不到控制参数、反馈数据的。如果需要得到数据，在没有MECHATROLINK -Ⅲ的情况下，我们则需要焊接很多的信号线，现在通过通信板和MECHATROLINK -Ⅲ，我们就可以很轻松地得到伺服电机的很多参数。如图，整个控制器有处理我们伺服电机的所有参数的，超声波发动机所有的运行过程的，还有跟工控机的交互，这就是我们的通信规划。

系统构架和功能

我们整个系统的构架是这样子的，软件主要是运行在工控机上面。整个软件的控制包含两大块，就是超声波的发声器控制以及伺服电机的控制。超声波控制我们走的是MODBUS 485协议；伺服电机控制主要走的是MECHATROLINK -Ⅲ，我们通过协议可以达到速度、力矩、位移的精准控制。

通过MECHATROLINK -Ⅲ协议，我们还可以轻松的得到伺服电机故障信息和参数设置，以及整个超声波系统的运动效果的调节。整个软件还可以支持外部的一些输入与输出，主要流行的有一些扫码登录、扫码焊接、扫码识别、在线打印等。另外，还可以和MES系统对接，把我们的焊接参数上传到MES系统，这就是我们系统的构架。

整个超声波系统功能方面，有规划下图中的几个功能：

多段速控制：在压机下降过程中，如果速度过快或者是过慢都不利于焊接，过快的话会把产品压伤，过慢则极大影响效率。那么多段式控制就比如，上面一段我们很快地下来，然后到中间减缓，到临近时再以最佳速度接近焊件，接触到后再启动焊接，这样可以保障最佳的焊接效果。

多段压控制：我们可以第一段下来压到产品的时候，使用一定的压力，在熔融的接触面形成后，再加大的压力，会让焊接更加容易。

力位协同：在焊接某个产品，需要用什么样的压力，需要怎么样的速度，可以做一个匹配。
焊件分析： 焊接以后，会有很多的参数保留在后台，例如功率、焊接压力、焊接振幅，我们通过这些参数，可以分析焊件是不是有问题…

灵高超声波起源于1993年，致力于超声波塑焊高端技术应用，集于研发技术、产品制造、销售、服务、全产业链自制的工业超声波技术机器和系统供应商。公司拥有104台CNC加工设备，为客户供应中山超声波焊接机、江门超声波焊接机、阳江超音波设备配件等、根据厂家需求定制非标设备，会和顾客一起从最开始的生产规划逐渐，寻找最好的生产工艺流程和生产线设备。