摘要：本文主要闡述了永宏P(guān)LC在全自動電感焊錫機(jī)上的應(yīng)用；此設(shè)備由惠州嘉誠機(jī)械設(shè)計，采用了永宏FBs系列PLC主機(jī)作為設(shè)備的控制系統(tǒng)，并采用了步進(jìn)電機(jī)、氣缸和交流調(diào)速馬達(dá)組成的機(jī)器執(zhí)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對繞線電感接腳進(jìn)行焊錫工作。全自動電感焊錫機(jī)一次能同時對48pic電感進(jìn)行焊錫工作，一臺焊錫機(jī)可同時對3-4臺16軸繞線機(jī)生產(chǎn)的電感進(jìn)行焊錫工作，焊錫效率高。

關(guān)鍵詞：永宏P(guān)LC；焊錫；電感

1 行業(yè)介紹

簡介：全自動電感焊錫機(jī)又名全自動電感沾錫機(jī)，用來對繞好線的電感接腳進(jìn)行沾錫，以實(shí)現(xiàn)電感接腳和線頭的焊接工作。圖1.1為全自動電感焊錫機(jī)正視圖，圖1.2為需要焊錫的電感圖。

圖1.1 全自動電感焊錫機(jī)正視圖

圖1.2 待焊錫電感產(chǎn)品圖

工作原理：焊錫機(jī)焊錫的定義中可以發(fā)現(xiàn)“潤濕”是焊接過程中的主角．所謂焊接即是利用液態(tài)的“焊錫”潤濕在基材上而達(dá)到接合的效果．這種現(xiàn)象正如水倒在固體表面一樣，不同的是焊會隨著溫度的降低而凝固成接點(diǎn)．當(dāng)焊錫潤濕在基材上時，理論上兩者之間會以金屬化學(xué)鍵結(jié)合，而形成一種連續(xù)性的接合，但實(shí)際狀況下，基材會受到空氣及周邊環(huán)境的侵蝕，而形成一層氧化膜來阻擋“焊錫”，使其無法達(dá)到較好的潤濕效果．其現(xiàn)象正如水倒在涂滿油脂的盤上，水只能聚集在部份的地方，而無法全面均勻的分布在盤子上．如果未能將基材表面的氧化膜去除，即使勉強(qiáng)沾上“焊錫”，其結(jié)合力量還是非常的弱。

自動焊錫機(jī)優(yōu)勢：

焊接是焊錫和金屬之間形成一金屬化學(xué)鍵，焊錫的分子穿入基材表層金屬的分子結(jié)構(gòu)，而形成一堅固、完全金屬的結(jié)構(gòu)。當(dāng)焊錫熔解時，也不可能完全從金屬表面上把它擦掉，因為它已變成基層金屬的一部份。焊錫機(jī)裝有大尺寸透明窗，可觀察整個焊接工藝過程，對產(chǎn)品研發(fā)，工藝曲線優(yōu)化具有非常重要的作用。溫度控制采用高精度直覺智能控制儀，可編程完美曲線控制，控溫精確，參數(shù)設(shè)置簡便，易操作，工作效率高等。

焊錫機(jī)分類：

主要分為自動焊錫機(jī)、熱風(fēng)焊錫機(jī)和無鉛回流焊錫機(jī)等。

自動焊錫機(jī)：自動焊錫機(jī)三度空間全方位調(diào)節(jié)，使烙鐵和錫線均不需假作業(yè)員之手，它完全代替了您的雙手，手臂可以調(diào)整至您想要的任意焊接之位。自動送錫系統(tǒng)：您只需輕踩腳踏開關(guān)，錫線將自動的、定速、定量的伸到烙鐵頭 溫 度： 采用手動數(shù)字式溫度設(shè)定一目了然，自動恒溫控制方式。高度可靠的金屬防靜電模式設(shè)計，焊接敏感組件更安全。輕巧靈活，不占空間，溫度，送錫速度，錫點(diǎn)大小可調(diào)。操控容易新手二小時熟練，可節(jié)省50%人力。為了健康請使用環(huán)保型無鉛錫線。特別適合各類電子連接器，LED燈串，視頻音頻線插頭，耳機(jī)線，電腦數(shù)據(jù)線，小型線路板及小型電子元器件在線束中間的焊接和對接等。

熱風(fēng)焊錫機(jī)：熱風(fēng)焊錫機(jī)采用高度可靠的金屬防靜電模式設(shè)計，焊接敏感組件更安全完美雙臂組合，三度空間，任意調(diào)校 全方位供錫導(dǎo)管供錫 操控容易，新手二小時熟練可節(jié)省50%人力 完整的焊接技術(shù)完美轉(zhuǎn)移 輕巧靈活，不占空間本焊錫機(jī)特別適合各類電子連接器，視頻音頻線插頭，耳機(jī)線，電腦數(shù)據(jù)線，小型線路板及小型電子元器件在線束中間的焊接和對接等。

無鉛回流焊錫機(jī)：無鉛回流焊錫機(jī)接替代有鉛焊接，是電子行業(yè)設(shè)備發(fā)展的趨勢。環(huán)保型無鉛回流焊，特點(diǎn)為：人機(jī)工學(xué)原理設(shè)計，適合SMT及直插組件的焊接，符合無鉛焊接工要求。自動調(diào)節(jié)噴霧面積，閉環(huán)控制，電子調(diào)速。WIN95/98中英文操作系統(tǒng)，人機(jī)對話方便，界面友好。

本文所寫的全自動電感焊錫機(jī)主要用于配合電感繞線機(jī)對繞好線的電感進(jìn)行焊錫工作，屬于繞線電感工藝流程中必不可少的一道工藝，以前該工藝采用人工焊錫方式，效益低，焊錫效果差。全自動電感焊錫機(jī)的出現(xiàn)，解決了該一系列問題，自動上料、焊錫、編帶一體化工作模式，工作效率高，一臺全自動電感焊錫機(jī)可同時供3-4臺16軸繞線機(jī)所完成的電感進(jìn)行焊錫工作。全自動電感焊錫機(jī)也可用于其他產(chǎn)品如線芯、二極管等焊錫工作。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 方案背景

全自動電感焊錫機(jī)目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案有PLC+HIM、工控機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)；根據(jù)實(shí)際焊錫對象不同，焊錫要求也不盡相同，因此選擇一款性能穩(wěn)定、價格實(shí)惠的控制系統(tǒng)作為全自動電感焊錫機(jī)控制系統(tǒng)，永宏P(guān)LC和永宏Unicon系列觸摸屏是一個不錯的選擇；永宏P(guān)LC不但能滿足客戶的焊錫要求，而且經(jīng)濟(jì)性好，品質(zhì)更是得到了業(yè)內(nèi)人士的一致好評。全自動電感焊錫機(jī)系統(tǒng)方案如表2-1。

表2-1全自動電感焊錫機(jī)系統(tǒng)方案

2.2 客戶需求

根據(jù)焊錫工藝要求，客戶要求全自動電感焊錫機(jī)擁有以下功能。首先要求控制器能實(shí)現(xiàn)同時對6軸步進(jìn)電機(jī)的控制，觸摸屏界面要簡潔美觀；其次要求擁有配方存儲功能等。

表2-2 全自動電感焊錫機(jī)客戶需求

2.3 解決方案

全自動電感焊錫機(jī)主要用于對繞線電感產(chǎn)品進(jìn)行焊錫工作。根據(jù)動作及工藝要求，該方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計包括硬件（產(chǎn)品）配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計等三部分；全自動電感焊錫機(jī)設(shè)計參數(shù)如表2-3，全自動電感焊錫機(jī)如圖2-1所示。

表2-3 全自動電感焊錫機(jī)設(shè)計參數(shù)             圖2-1 全自動電感焊錫機(jī)圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 硬件配置

全自動電感焊錫機(jī)的系統(tǒng)硬件由永宏FBs-60MCT2-AC和FBs-10MAT2-AC控制器、永宏HF070L-00 HMI觸摸屏、步進(jìn)電機(jī)和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、指示燈、發(fā)熱管和蜂鳴器等）組成。全自動電感焊錫機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表3-1；全自動電感焊錫機(jī)系統(tǒng)硬件配置如圖3-1。

表3-1全自動電感焊錫機(jī)硬件明細(xì)表

圖3-1圖 全自動電感焊錫機(jī)系統(tǒng)硬件配置圖

3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

全自動電感焊錫機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：前焊錫機(jī)械手、后焊錫機(jī)械手、錫爐、編帶裝置；通過前后焊錫機(jī)械手，分別對電感兩端接腳進(jìn)行焊錫工作，焊錫完成后并通過編帶裝置對焊錫完成的電感產(chǎn)品進(jìn)行編帶工作；全自動電感焊錫機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析如圖3-2。

圖3-2全自動電感焊錫機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析圖

3.3 電氣控制

全自動電感焊錫機(jī)的電氣控制采用兩臺永宏FBs系列PLC作為設(shè)備核心控制單元，并通過永宏通訊模板配合永宏特有C-link通訊（通訊速率可達(dá)921.6Kbps），實(shí)現(xiàn)對六軸（包括6個步進(jìn)電機(jī)）、交流調(diào)速電機(jī)和氣缸等等執(zhí)行單元的控制。PLC主站從站接線如圖3-3，電氣控制柜接線如圖3-4。

A．主站I/O接線圖

B．從站I/O接線圖

圖3.3 全自動電感焊錫機(jī)I/O接線圖

圖3.4 全自動電感焊錫機(jī)電氣控制柜圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 工藝流程

全自動電感焊錫機(jī)工藝流程為取電感、沾助焊劑、焊錫、編帶等，通過設(shè)置焊錫位置、焊錫時間、拖錫時間等等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動焊錫功能。全自動電感焊錫機(jī)工藝流程圖如圖4.1所示。

圖4.1 全自動電感沾錫機(jī)工藝流程圖

4.2 控制流程

全自動電感焊錫機(jī)控制流程如圖4.6所示。

圖4.6 全自動電感焊機(jī)控制流程圖

4.3 I/O點(diǎn)配置

根據(jù)全自動電感焊錫機(jī)工藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入點(diǎn)配置如表4-1，輸出點(diǎn)配置表如表4-2。

表4.1 永宏P(guān)LC輸入點(diǎn)配置表

表4.2 永宏P(guān)LC輸出點(diǎn)配置表

4.4 PLC功能應(yīng)用

4.4.1 FBs-PLC的NC定位控制

早期使用一般馬達(dá)來做定位控制，由于速度不快、或者精度要求不高，所以足以應(yīng)付所需；當(dāng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)為了求取效率而將速度加快時，當(dāng)制成品質(zhì)量、精度要求越高時，馬達(dá)停止位置就不是一般馬達(dá)能勝任的了！解決此問題的最佳方案是采用NC定位控制器搭配步進(jìn)或者伺服馬達(dá)作為定位控制。但在過去，因為價位極高，而限制了其使用的普遍性，近年來拜技術(shù)的精進(jìn)及成本的降低，其價位已堪稱低廉，使用數(shù)量已有越來越多的趨勢。為因應(yīng)此趨勢，F(xiàn)Bs-PLC將目前市售專用的NC定位控制器功能整合在FBs-PLC內(nèi)部SoC芯片內(nèi)，免除PLC與專用NC定位控制器間的繁雜的數(shù)據(jù)交換與鏈接程序外，更大幅降低整體成本，為使用者提供一價廉質(zhì)優(yōu)、簡易方便的PLC整合NC定位控制器的答案。

一臺FBs-PLC最多可控制4軸的定位運(yùn)動，并可作多軸同動控制，除了僅提供點(diǎn)對點(diǎn)的定位速度控制，并提供各軸間直線補(bǔ)間功能。當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用超過4軸時尚可利用FBs-PLC的CPU LINK功能達(dá)到更多的定位運(yùn)動控制。圖4.7 為永宏NC定位高速脈沖輸出指令功能簡述圖。

圖4.7 永宏高速脈沖輸出指令簡介

4.4.2 FBs-PLC的高速CPU LINK

利用永宏P(guān)LC Port2的RS485界面，可做永宏P(guān)LC間多達(dá)254臺的高速LINK，且僅需在主站使用一個CLINK指令即可達(dá)成，最高通訊速度可達(dá)921.6Kbps，適用于分散式資料匯集等，非即時控制需求應(yīng)用（PLC內(nèi)部任何資料均可Link交換，非即時更新，占用較少PLC CPU時間）。圖4.8為FBs-PLC高速CPU LINK指令簡介。

圖4.8 PBS-PLC CUP LINK指令簡介

4.4.3永宏機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸指令應(yīng)用

通過永宏P(guān)LC的機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸指令，用表格的形式可以很方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)械原點(diǎn)的復(fù)歸程序，而且回原精度很高。永宏機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸有三種模式：MOD0、MOD1、MOD2可供客戶選擇使用。本程序采用了MOD1模式，MOD1模式下回原動作如圖4-5所示。

圖4.9 機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸MOD1模式

圖4.10 X軸回原點(diǎn)程序

圖4.11 回原點(diǎn)程序參數(shù)設(shè)置表

5 難點(diǎn)及解決方法

5.1 時序處理

難點(diǎn)：全自動電感焊錫機(jī)機(jī)械設(shè)計上，前機(jī)械手和后機(jī)械手在同一運(yùn)動平面上，而且都將運(yùn)行到同一位置去沾錫，如果時序沒處理好及容易出現(xiàn)撞機(jī)情況，為了避免時序處理不當(dāng)給設(shè)備帶來的傷害，給客戶帶來經(jīng)濟(jì)損失，時序處理上采用了以下方法來避免該問題。

解決方案：如下圖5.1所示，前機(jī)械手運(yùn)行位置有前機(jī)械手上料位置、助焊劑位置、焊錫位置、前機(jī)械手下料位置；后機(jī)械手運(yùn)行位置有：后機(jī)械手接料位置、沾助焊劑位置、焊錫位置、后機(jī)械手下料位置；由于前后機(jī)械手共用沾助焊劑位置和焊錫位置，如果同時運(yùn)行到該位置前后機(jī)械手必將撞到一起，為了防止撞機(jī)的發(fā)生，那么必須規(guī)定前后機(jī)械手的運(yùn)行時序，這里采取了兩個等待點(diǎn)：后機(jī)械手接料位置和前機(jī)械手上料位置；當(dāng)前機(jī)械手進(jìn)行沾助焊劑和焊錫工作時，后機(jī)械手下料完成后在后機(jī)械手接料位置等待，當(dāng)前機(jī)械手焊錫完成到達(dá)前機(jī)械手下料位置，后機(jī)械手從前機(jī)械手接到料后，前機(jī)械手運(yùn)行到前機(jī)械手上料位置，上料完成手在此位置等待后機(jī)械手沾助焊劑完成，然后后機(jī)械手運(yùn)行到焊錫位置，前機(jī)械手運(yùn)行到沾助焊劑位置，其中為了加快運(yùn)行效率，后機(jī)械手運(yùn)行到沾助焊劑位置與前機(jī)械手運(yùn)行到上料位置同時進(jìn)行；后機(jī)械手運(yùn)行到焊錫位置與前機(jī)械手運(yùn)行到沾助焊劑位置同時運(yùn)行；這樣就必須讓前后機(jī)械手用同一速度快速運(yùn)行到目的位置；這樣既避免了機(jī)械結(jié)構(gòu)上的碰撞，又能達(dá)到客戶要求的運(yùn)行速度，完美的解決了機(jī)械設(shè)計上存在的時序問題。

圖5.1 全自動電感焊錫機(jī)運(yùn)行位置示意圖

6 結(jié)論（實(shí)施結(jié)果）

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，采用永宏P(guān)LC作控制系統(tǒng)的全自動電感焊錫機(jī)已能正常穩(wěn)定的進(jìn)行焊錫工作，焊錫速率、效果各方面都已達(dá)到客戶要求，一臺全自動電感焊錫機(jī)可以同時對3-4臺16軸繞線機(jī)繞好線的電感進(jìn)行焊錫工作，一次能同時對48個電感進(jìn)行焊接工作，為電感焊錫這一工藝流程節(jié)省了大量的人力，增加了生產(chǎn)效率，為客戶增加了生產(chǎn)利潤，得到了客戶的好評。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機(jī)股份有限公司

[2] 永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊.臺灣永宏電機(jī)股份有限公司

[3] 百度百科-焊錫機(jī)

[4] 百度百科-電感