1 設備介紹

　　自動焊錫機技術的發展是隨著焊錫機設備技術的發展而發展起來的，八十年代后，焊臺產品技術的引進，對自動焊接技術的發展起到決定性的作用。隨著自動焊錫產品越來越多地應用，徹底改變過去十幾年手動焊錫的局面。自動焊錫設備制造業總體發展趨勢，各種電子設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動及PLC控制，能有效地提升運動末端的定位精度和重復精度。通過七寸觸摸屏，可直接數字輸入或者示教再現焊點位置坐標。焊錫方式多種多樣，全部工藝參數可由客戶自行設置，以適應各種高難度的焊錫作業和微焊錫工藝，有效地提高焊錫工藝品質，實現了焊錫過程的自動化與智能化。

　　

　　圖 1 設備圖

　　

　　表 1 客戶需求列表

　　2 系統設計方案

　　2.1 方案背景

　　過去的焊接技術長期停留在人工手動的焊錫，由于工作的需要，人們經常受到高溫、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節，使焊接工作不需要作業員之手，它完全代替了人的雙手，通過參數設定可以調整至想要的任意焊接之位。系統是對舊設備的改造升級， 采用步進進行上料和下料工作，一次焊接的工件個數可設定。系統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

　　自動焊錫設備動作結構較多，具有5個伺服和1個步進控制器，采用2臺永宏PLC通過高速聯機進行控制，通過永宏觸摸屏進行參數的調整和矯正。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、上料結構;步進控制下料機構。

　　2.4 系統配置(圖2)

　　3 系統硬件設計

　　3.1 硬件配置(表2)

　　

　　圖 2 系統配置圖

　　　

表 2 自動焊錫機設備清單

　　

　　圖 3 機械設備圖

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

　　3.2 設備結構(圖3)

　　設備結構分為上料機構、前機械臂、后機械臂、下料機構、刮錫機構。

　　3.3設備控制

　　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，通過感應器進行送料個數的判斷。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，也是通過感應器進行工作判斷。

　　刮錫機械主要有刮錫氣缸和輔助氣缸。可設定每次焊錫后，進行刮錫工作。圖4為設備工作流程圖。

　　3.4 電氣控制

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

　　4 系統軟件設計

　　4.1 文本設計

　　人機界面系統總共設置了：監控畫面、參數設定、手動畫面、故障信息、I/O畫面等界面，圖6為參數設定畫面，主要用來設定自動工作時，各機械機構的位置和手臂速度。

　　4.2 PLC功能指令應用

　　4.2.1 永宏PLC主機高速聯機

　　永宏PLC軟件編程時，FUN151：MD3 模式提供永宏 PLC 與 PLC 間高速數據互享(數據反應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 可經由 RS-485 接口最多與 254 臺仆 PLC 聯機互享數據。高速聯機的數據傳輸理念系以COMMON DATA MEMORY 觀念來設計;例如主站將R0～R31 的內容送出，則所有仆站 PLC 的 R0～R31 的內容皆會與主站相同;2 號仆 PLC 將R32～R47 的內容送出，則主站及其它仆 PLC 的 R32～R47 的內容皆會與2 號站相同，余此類推。

　　當執行控制“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 設為 0(表示占用)，然后立即進行數據傳輸交易。若 Port 2 已被占用(M1962=0)，則本指令進入等 待 狀 態 ， 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(M1962 =1 )后，本指令立即脫離等待狀態，將M1962 設為 0 并立即進入傳輸交易。圖7為主從站通訊程序圖。

　　

圖 6 參數設定畫面

　　

　　圖 7 主從站通訊程序圖

　　

　　4.2.2 伺服控制指令

　　永宏PLC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，如果結合人機作機臺操控設定，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 結論(實施結果)

　　本系統的難點在于對工藝流程的了解和多伺服系統的控制，由于系統有6軸高速軸的控制，永宏PLC單臺主機最多只能控制4軸，所以采用兩臺永宏PLC主機進行高速聯機控制。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，動作流程應該獨立編寫，調試時會比較簡單，可把不同工藝流程模式寫在子程序里面，使用哪種模式，就調用對應的模式。現場調試時，各個模式動作正常，滿足了客戶新增加的工藝流程要求。