1 設(shè)備介紹

　　自動焊錫機技術(shù)的發(fā)展是隨著焊錫機設(shè)備技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，八十年代后，焊臺產(chǎn)品技術(shù)的引進，對自動焊接技術(shù)的發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用。隨著自動焊錫產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用，徹底改變過去十幾年手動焊錫的局面。自動焊錫設(shè)備制造業(yè)總體發(fā)展趨勢，各種電子設(shè)備的制造已離不開自動焊錫機。

　　全自動焊錫機的采用伺服步進驅(qū)動及PLC控制，能有效地提升運動末端的定位精度和重復(fù)精度。通過七寸觸摸屏，可直接數(shù)字輸入或者示教再現(xiàn)焊點位置坐標。焊錫方式多種多樣，全部工藝參數(shù)可由客戶自行設(shè)置，以適應(yīng)各種高難度的焊錫作業(yè)和微焊錫工藝，有效地提高焊錫工藝品質(zhì)，實現(xiàn)了焊錫過程的自動化與智能化。

　　圖 1 設(shè)備圖

　　表 1 客戶需求列表

　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案

　　2.1 方案背景

　　過去的焊接技術(shù)長期停留在人工手動的焊錫，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。然而自從全自動焊錫機問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。

　　2.2 客戶需求(表1)

　　自動焊錫機可以多方位調(diào)節(jié)，使焊接工作不需要作業(yè)員之手，它完全代替了人的雙手，通過參數(shù)設(shè)定可以調(diào)整至想要的任意焊接之位。系統(tǒng)是對舊設(shè)備的改造升級， 采用步進進行上料和下料工作，一次焊接的工件個數(shù)可設(shè)定。系統(tǒng)分為前機械臂和后機械臂，分別對工件的兩面進行焊接。

　　2.3 解決方案

　　自動焊錫設(shè)備動作結(jié)構(gòu)較多，具有5個伺服和1個步進控制器，采用2臺永宏P(guān)LC通過高速聯(lián)機進行控制，通過永宏觸摸屏進行參數(shù)的調(diào)整和矯正。5個伺服分別用來控制前機械臂滑臺和擺臂、后機械臂滑臺和擺臂、上料結(jié)構(gòu);步進控制下料機構(gòu)。

　　2.4 系統(tǒng)配置(圖2)

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3.1 硬件配置(表2)

　　圖 2 系統(tǒng)配置圖

表 2 自動焊錫機設(shè)備清單

　　圖 3 機械設(shè)備圖

　　自動焊錫設(shè)備的系統(tǒng)硬件由永宏FBS- 60MAT2- AC、FBS-24MAT-AC、FBS-CB5模塊*2、永宏觸摸屏C3070S、5個伺服驅(qū)動和1個步進驅(qū)動和外圍輸入輸出線路(包括按鈕、光電感應(yīng)器、)組成。

　　3.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)(圖3)

　　設(shè)備結(jié)構(gòu)分為上料機構(gòu)、前機械臂、后機械臂、下料機構(gòu)、刮錫機構(gòu)。

　　3.3設(shè)備控制

　　上料機械主要有頂料氣缸、推平氣缸和送料伺服。自動工作時，送料伺服工作，通過感應(yīng)器進行送料個數(shù)的判斷。送料完成后，等待前機械臂的抓取。

　　前機械臂主要有前滑臺伺服、前擺臂伺服、前夾緊氣缸、前升降氣缸。自動工作時，滑臺工作到上料位置抓取工件，然后進行焊錫工作，工作完后到交接位，等待后機械臂。

　　后機械臂主要有后滑臺伺服、后擺臂伺服、后夾緊氣缸、后升降氣缸。自動工作時，滑臺工作到交接位置抓取工件，然后進行焊錫工作，工作完后到下料位置。

　　下料機械主要有脫料氣缸和收料步進。自動工作時，收取后機械臂送來的工件，然后步進工作，也是通過感應(yīng)器進行工作判斷。

　　刮錫機械主要有刮錫氣缸和輔助氣缸?？稍O(shè)定每次焊錫后，進行刮錫工作。圖4為設(shè)備工作流程圖。

　　3.4 電氣控制

　　自動焊錫機設(shè)備的電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心控制單元，型號FBS-60MAT2-AC和FBS-24MAT2-AC，觸摸屏C3070S作為集控平臺，實現(xiàn)對伺服驅(qū)動和步進驅(qū)動等執(zhí)行單元的控制。PLC的主站電氣接線圖如圖5，從站則是控制上料和下料。

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　4.1 文本設(shè)計

　　人機界面系統(tǒng)總共設(shè)置了：監(jiān)控畫面、參數(shù)設(shè)定、手動畫面、故障信息、I/O畫面等界面，圖6為參數(shù)設(shè)定畫面，主要用來設(shè)定自動工作時，各機械機構(gòu)的位置和手臂速度。

　　4.2 PLC功能指令應(yīng)用

　　4.2.1 永宏P(guān)LC主機高速聯(lián)機

　　永宏P(guān)LC軟件編程時，F(xiàn)UN151：MD3 模式提供永宏 PLC 與 PLC 間高速數(shù)據(jù)互享(數(shù)據(jù)反應(yīng)時間不受掃描時間影響)。

　　圖 4 工作流程圖

　　圖 5 PLC 電氣圖

　　一臺主 PLC 可經(jīng)由 RS-485 接口最多與 254 臺仆 PLC 聯(lián)機互享數(shù)據(jù)。高速聯(lián)機的數(shù)據(jù)傳輸理念系以COMMON DATA MEMORY 觀念來設(shè)計;例如主站將R0～R31 的內(nèi)容送出，則所有仆站 PLC 的 R0～R31 的內(nèi)容皆會與主站相同;2 號仆 PLC 將R32～R47 的內(nèi)容送出，則主站及其它仆 PLC 的 R32～R47 的內(nèi)容皆會與2 號站相同，余此類推。

　　當(dāng)執(zhí)行控制“EN”由 0→1 且放棄運作“PAU” 與“ABT”均為 0 時，若 Port 2 未被其他通訊指令占用(即 M1962=1 時)，則本指令立即掌控 Port 2， 并將 M1962 設(shè)為 0(表示占用)，然后立即進行數(shù)據(jù)傳輸交易。若 Port 2 已被占用(M1962=0)，則本指令進入等 待 狀 態(tài) ， 一 直 等 到 占 用 的 通 訊 指令 傳 送 完 畢 或 暫 停 / 放 棄 運 作 ， 釋 出 掌 控權(quán)(M1962 =1 )后，本指令立即脫離等待狀態(tài)，將M1962 設(shè)為 0 并立即進入傳輸交易。圖7為主從站通訊程序圖。

圖 6 參數(shù)設(shè)定畫面

　　圖 7 主從站通訊程序圖

　　4.2.2 伺服控制指令

　　永宏P(guān)LC的FUN140(HSPSO)指令的 NC 定位程序是以文字的程序書寫方式來編輯;每一定位點稱為一步(含輸出頻率、動作行程、轉(zhuǎn)移條件)，一個FUN140 最多可編 250 步定位點，每一步定位點需占用 9 個緩存器。

　　圖 8 140 指令

　　圖 9 編輯表格

　　將定位程序存在緩存器的最大好處是，如果結(jié)合人機作機臺操控設(shè)定，則可將定位程序存入人機，更換模具時，可直接由人機操作存取該副模具的定位程序。

　　5 結(jié)論(實施結(jié)果)

　　本系統(tǒng)的難點在于對工藝流程的了解和多伺服系統(tǒng)的控制，由于系統(tǒng)有6軸高速軸的控制，永宏P(guān)LC單臺主機最多只能控制4軸，所以采用兩臺永宏P(guān)LC主機進行高速聯(lián)機控制。編程時，流程一樣的模式把動作流程寫在一起，可以減少程序量;流程相差較多的模式，動作流程應(yīng)該獨立編寫，調(diào)試時會比較簡單，可把不同工藝流程模式寫在子程序里面，使用哪種模式，就調(diào)用對應(yīng)的模式?，F(xiàn)場調(diào)試時，各個模式動作正常，滿足了客戶新增加的工藝流程要求。