【摘要】：本文阐述了作者为解决铝电解电容器制造行业中手工剥套管的效率及安全问题，以及使用有害物质溶解套管的环境污染问题，而自主研制出了一台全自动激光剥套机，其中采用了PLC、步进电机及激光的自动控制技术，成功实现了剥套管自动化作业，有效解决了铝电解电容器制造行业中剥套管效率及环境污染问题。
【关键词】：PLC 步进电机 激光 剥套 电容器
前 言
铝电解电容器制造行业中，套管工序是其中一道工序，生产线由于生产管理或订单变化等的原因的影响，通常有套管不良产品需要将电容外表的套管剥除，传统下来的作业方式主要有以下2种。
1、手工刀片剥除：效率低下，难以满足生产需求，且存在安全隐患。
2、利用丙酮配环已铜、三氯乙稀混合液体浸泡脱除套管：但均为有毒化学药品，采购程序复杂，使用后排放会造成环境严重污染，无法通过公司的环境管理体系认证；且药水有严重的腐蚀性，存在安全隐患，并对产品胶塞造成腐蚀，降低了产品寿命。
为了解决电容器手工剥套管难题，作者自主研制了一台全自动激光剥套机，运用PLC、步进电机、激光技术实现对剥除套管自动化作业，为电解电容剥套工艺创造一种安全环保高效的生产方式。
论文具体内容如下：
一、新研制激光剥套机的详细技术
1.1. 结构示意图
1.3 设备控制原理
1.3.1主要控制部件功能
I0.0启动：按下启动按钮，机器开始运行。
I0.1停止：按下停止按钮，机器停止运行，如果在激光动作状态，则自动在激光动作完后停止。
I0.2寸动：按下则动，放开则停。
I0.3第一检测：信号经过转换放大输入PLC中，如有信号，则移一位，激光根据时间光电信号，到时便动作，同时激光头及该产品上的吹气动作执行。再移一位，在剪刀夹方位的产品上端再次吹气冷缩。
I0.4第二检测：基本同上，但无再次移位动作。
I0.5第三检测：检测有无剥掉套管，通过小继电器（保护作用）转换信号，再输入到PLC中，移一位进行动作执行。
Q1.3缺料指示灯：当第一检测光电连续无检测到10个产品时，机器停止运行，指示灯亮。
Q1.4剥套故障灯：当有产品运行时，最后连续检测到3个套品，则激光故障灯闪烁，机器停止。
Q1.5激光故障灯：当激光头步进位置不对时，通过位置光电检测，输出灯闪烁，停机，亦称步进故障灯。
Q1.6光电故障灯：所有检测光电异常时，指示灯亮，机器报警停机。
1.3.3 动作流程
打开总电源→打开料斗开关→加入产品→按下启动按钮→移送夹产品到第一圆盘→理直引脚→第一检测光电检测是否有产品→第一激光剥开一边套管→剪刀叉撑开套管→转夹到第二圆盘→第二检测光电检测产品→第二激光剥开对面一边→热风烤缩套管→压缩气吹下套管→第三检测光电检测是否剥开→下料分料→完成。
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1.3.4 剥套机自动保护控制
1)光电自检功能：检测光电具有自检功能，当任一光电处于不正常的信号状态时，连续三个工位自动停机，光电故障灯闪烁，只有排除故障方可连续启动。
2)激光保护功能：激光管内循环水设置感应开关，只有循环水动作，才能启动激光；另外激光上下动作分别有光电，与时间凸轮光电配合检测，出现动作异常，经PLC程序控制自动停机报警。
3)机器卡机保护功能：当机器出现卡机或传动皮带断开时，设备通过程序自动识别，停机报警。
1.3.5 激光技术结构
采用45W 85CM长的激光管；另加工业水箱，用于激光管冷却作用。激光管原理：220VAC电源加入激光电源箱内，产生高压电源，接入激光管电源两端，同时管内循环纯水，冷却激光管发出的高温，保证激光管寿命。激光管发出的激光经过两个45度反射镜，再经过适合的聚集镜，将激光聚焦在电容器外表面；在发光的同时，激光头通过程控脉冲控制精准动作实现线线割。
1.3.6 步进脉冲控制
利用西门子S7-200型PLC自带的Q0.0和Q0.1输出20KHZ高脉冲到东方步进马达驱动器，加以上下限位光电的控制，及时间光电的配合，在控制面板上设定所需转动圈数，通过齿轮齿条机构传动至激光头，实现精准上下动作。
步进电机选用：日本东方2相步进马达PK268-02A，驱动器采用：CSD2120-P；其中步进电机参数设置转距1.35N.M，额定电流2A，电
压4.5V，步距角1.8度。
相关S7-200PLC的SM特殊寄存器含义：
程序段说明：
SMB67/SMB77均设置为16#8D,其中16进制的8D译成二进制，则为10001101，对应SM67.0-SM67.7的值分别为10110001；对应SM77.0-SM77.7的值分别为10110001；表示选择PTO、单段操作、毫米周期、脉冲周期可更新含义。
SMD72/SMD82表示输出脉冲数，由VD0/VD10控制，初始值为20，由I1.5/I1.6控制VD0实现第一步进电机行程递增/递减；由I2.2/I2.3控制VD10实现第二步进电机行程递增/递减。
PLC控制步进电机方式为：采用脉冲+方向控制步进。
二、新技术应用效果及推广
2.1 应用特点效果：
2.1.1 设备自动化生产比手工生产效率高，1个人一天手工最多只能剥8千只左右，而1台机器可以生产3万-4万只产品，生产效率提升4-5倍。
2.1.2 洗套管使用的药水为剧毒丙酮、环乙铜、三氯乙稀，使用后的药水排放又对环境造成严重污染，使用机器生产则可完全杜绝药水的使用。
2.1.3 手工剥套生产的产品，存在外壳被划伤的的问题，以及手工剥套造成产品引线弯曲严重，在套管机上生产困难，且极易造成反向等致命缺陷。
2.1.4 手工剥套劳动强度大，注意力需要非常集中，产品小，一手拿产品，一手拿刀片，容易造成手指被划伤的安全事故，而机械化生产，操作人员只需要看好料斗及平送即可，操作简单、轻松，无安全事故发生。
【结束语】：通过自行设计、制图、安装、调试制造了自动激光剥套机，从中使作者对PLC及步进电机的基本应用得到掌握，对自动控制技术有了很大的认识和提高，但此台设备的自动控制电路还是相对简单，还需要继续努力学习更先进的技术，在未来的应用中创造更多的新技术。
【致 谢】：在研制过程中得到了公司的支持和帮助，在撰写论文的同时也得到了市培训中心老师的指导，在此表示衷心的感谢！本人因在当时研制设备时对PLC与激光技术应用水平和经验有限，加上写作时间较仓促，内容难免存在错漏和不足之处，恳请专家及同行批评指正。
参考文献：
《S7-200编程手册》
《东方步进电机用户手册》
论文作者:廖伟强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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