1 設(shè)備介紹

　　自動(dòng)焊錫機(jī)技術(shù)的發(fā)展是隨著焊錫機(jī)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，八十年代后，焊臺(tái)產(chǎn)品技術(shù)的引進(jìn)，對(duì)自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用。隨著自動(dòng)焊錫產(chǎn)品越來(lái)越多地應(yīng)用，徹底改變過(guò)去十幾年手動(dòng)焊錫的局面。自動(dòng)焊錫設(shè)備制造業(yè)總體發(fā)展趨勢(shì)，各種電子設(shè)備的制造已離不開(kāi)自動(dòng)焊錫機(jī)。

　　全自動(dòng)焊錫機(jī)的采用伺服步進(jìn)驅(qū)動(dòng)及PLC控制，能有效地提升運(yùn)動(dòng)末端的定位精度和重復(fù)精度。通過(guò)七寸觸摸屏，可直接數(shù)字輸入或者示教再現(xiàn)焊點(diǎn)位置坐標(biāo)。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(shí)現(xiàn)了焊錫過(guò)程的自動(dòng)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(jì)方案

　　2.1 方案背景

　　過(guò)去的焊接技術(shù)長(zhǎng)期停留在人工手動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。然而自從全自動(dòng)焊錫機(jī)問(wèn)世以來(lái)，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。

　　2.2 客戶需求(表1)

　　自動(dòng)焊錫機(jī)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(guò)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(duì)舊設(shè)備的改造升級(jí)， 采用步進(jìn)進(jìn)行上料和下料工作，一次焊接的工件個(gè)數(shù)可設(shè)定。系統(tǒng)分為前機(jī)械臂和后機(jī)械臂，分別對(duì)工件的兩面進(jìn)行焊接。

　　2.3 解決方案

　　自動(dòng)焊錫設(shè)備動(dòng)作結(jié)構(gòu)較多，具有5個(gè)伺服和1個(gè)步進(jìn)控制器，采用2臺(tái)永宏P(guān)LC通過(guò)高速聯(lián)機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)永宏觸摸屏進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和矯正。5個(gè)伺服分別用來(lái)控制前機(jī)械臂滑臺(tái)和擺臂、后機(jī)械臂滑臺(tái)和擺臂、上料結(jié)構(gòu);步進(jìn)控制下料機(jī)構(gòu)。

　　2.4 系統(tǒng)配置(圖2)

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 硬件配置(表2)

　　圖 2 系統(tǒng)配置圖

表 2 自動(dòng)焊錫機(jī)設(shè)備清單

　　圖 3 機(jī)械設(shè)備圖

　　自動(dòng)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(gè)伺服驅(qū)動(dòng)和1個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)、前機(jī)械臂、后機(jī)械臂、下料機(jī)構(gòu)、刮錫機(jī)構(gòu)。

　　3.3設(shè)備控制

　　上料機(jī)械主要有頂料氣缸、推平氣缸和送料伺服。自動(dòng)工作時(shí)，送料伺服工作，通過(guò)感應(yīng)器進(jìn)行送料個(gè)數(shù)的判斷。送料完成后，等待前機(jī)械臂的抓取。

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

　　后機(jī)械臂主要有后滑臺(tái)伺服、后擺臂伺服、后夾緊氣缸、后升降氣缸。自動(dòng)工作時(shí)，滑臺(tái)工作到交接位置抓取工件，然后進(jìn)行焊錫工作，工作完后到下料位置。

　　下料機(jī)械主要有脫料氣缸和收料步進(jìn)。自動(dòng)工作時(shí)，收取后機(jī)械臂送來(lái)的工件，然后步進(jìn)工作，也是通過(guò)感應(yīng)器進(jìn)行工作判斷。

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

　　3.4 電氣控制

　　自動(dòng)焊錫機(jī)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(hào)FBS-60MAT2-AC和FBS-24MAT2-AC，觸摸屏C3070S作為集控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(jì)

　　4.1 文本設(shè)計(jì)

　　人機(jī)界面系統(tǒng)總共設(shè)置了：監(jiān)控畫(huà)面、參數(shù)設(shè)定、手動(dòng)畫(huà)面、故障信息、I/O畫(huà)面等界面，圖6為參數(shù)設(shè)定畫(huà)面，主要用來(lái)設(shè)定自動(dòng)工作時(shí)，各機(jī)械機(jī)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(jī)高速聯(lián)機(jī)

　　永宏P(guān)LC軟件編程時(shí)，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(shí)間不受掃描時(shí)間影響)。

　　圖 4 工作流程圖

　　圖 5 PLC 電氣圖

　　一臺(tái)主 PLC 可經(jīng)由 RS-485 接口最多與 254 臺(tái)仆 PLC 聯(lián)機(jī)互享數(shù)據(jù)。高速聯(lián)機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸理念系以COMMON DATA MEMORY 觀念來(lái)設(shè)計(jì);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(huì)與主站相同;2 號(hào)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(huì)與2 號(hào)站相同，余此類(lèi)推。

　　當(dāng)執(zhí)行控制“EN”由 0→1 且放棄運(yùn)作“PAU” 與“ABT”均為 0 時(shí)，若 Port 2 未被其他通訊指令占用(即 M1962=1 時(shí))，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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交易。若 Port 2 已被占用(M1962=0)，則本指令進(jìn)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(yùn) 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(jìn)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(huà)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(shū)寫(xiě)方式來(lái)編輯;每一定位點(diǎn)稱為一步(含輸出頻率、動(dòng)作行程、轉(zhuǎn)移條件)，一個(gè)FUN140 最多可編 250 步定位點(diǎn)，每一步定位點(diǎn)需占用 9 個(gè)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(jī)作機(jī)臺(tái)操控設(shè)定，則可將定位程序存入人機(jī)，更換模具時(shí)，可直接由人機(jī)操作存取該副模具的定位程序。

　　5 結(jié)論(實(shí)施結(jié)果)

　　本系統(tǒng)的難點(diǎn)在于對(duì)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(tái)主機(jī)最多只能控制4軸，所以采用兩臺(tái)永宏P(guān)LC主機(jī)進(jìn)行高速聯(lián)機(jī)控制。編程時(shí)，流程一樣的模式把動(dòng)作流程寫(xiě)在一起，可以減少程序量;流程相差較多的模式，動(dòng)作流程應(yīng)該獨(dú)立編寫(xiě)，調(diào)試時(shí)會(huì)比較簡(jiǎn)單，可把不同工藝流程模式寫(xiě)在子程序里面，使用哪種模式，就調(diào)用對(duì)應(yīng)的模式?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，各個(gè)模式動(dòng)作正常，滿足了客戶新增加的工藝流程要求。