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[安一自動化]自動焊錫機工作原理介紹

2020-01-06 21:15

自動焊錫機是指能將包含焊點定位、出錫、焊接和焊錫殘渣清理等多個工序的完整焊接過程一次性完成的焊錫裝置。雖然焊錫機已經廣泛應用于電子工業生產領域,然而,隨著焊接工藝的更新、焊接材料的變化和焊接工作量的增加,傳統焊錫機的焊接可靠性、焊接質量和焊接效率已經無法滿足現代化焊接生產的需要。因此,針對新一代焊錫機的功能需求,本文提出一套基于 PLC 控制技術,并結合光電傳感器等硬件構建自動焊錫機控制系統的方案,實現了焊錫過程完全自動化,提高了焊錫機的工作效率。

1 系統功能需求在日常的工業生產中有很多元器件的固定與連接需要依靠錫焊工藝。 焊接的質量、準確性將直接影響部件的功能,也是產品安全性、可靠性的決定因素之一。 根據某企業自動化生產線上對產品的錫焊要求,兼顧焊接可靠性、質量和效率,該自動焊錫控制系統需要具備如下功能:

(1)能夠確保對焊點的精確定位,有效降低漏焊和錯焊率。

(2)焊錫系統加熱溫度、出錫速度和錫絲直徑等相關參數能夠根據實際情況進行調節。

(3)系統具備溫度報警和錫絲報警功能。

(4)焊錫系統需要具有良好的人機交互界面,能夠實時的對系統狀態進行監控,提示報警信息等功能。 并且能夠在界面中實現對相關參數的設置。

2 系統總體設計自動焊錫系統采用 PLC 作為整個系統的控制中心,通過對到位信號、溫度信號和安全光柵信號的采集與處理確保整個自動焊錫過程的安全與可靠。 電缸控制器實現對夾具位置、運動速度等參數的精確控制,從而實現對焊點的準確定位。 采用焊錫裝置可以實現系統加熱溫度、出錫速度的調節,同時實現高溫與缺錫絲報警。 運用觸摸屏與 PLC 實現信息交互,達到實時顯示系統的生產狀態、提示系統報警信息并控制生產流程 的 目 的。 系 統 軟 件 由 基 于 Windows 的 STEP7-Micro/WIN32 編 制 ,并 結 合 Wincc 組態軟件實現對整個自動焊錫過程的監控。

3 系統硬件設計

3.1 I/O點數統計

選取 PLC 時,一定要注意 I/O 點數統計這項指標。 需要提前統計出被控對象的 I/O 點數,再根據統計的結果選取合適的 PLC。 一般情況下,一個輸入輸出元件需要占用一個輸入輸出端口。 通常會在總點數的基礎上加上 20%左右的備用量。根據焊錫系統的控制要求,確定了PLC的輸入/輸出的地址分配表。 根據I/O點數統計一共需要22個輸入點和15個輸出點。

3.2 PLC的選取

采用西門子S7-200系列PLC, S7-200 是針對低性能需求的小型 PLC,它的硬件配置很靈活,自帶了通信接口、內置電源以及 I/O 端口。 一個 S7-200CPU 可以構成一個控制系統,如果要構成中等規模的控制系統,可以通過擴展電纜進行 I/O 模塊的擴展。 它適用于各種控制系統,各種檢測、監測和控制等[6-7]。選用 S7-200 CPU226,它集成了 24 個輸入點 16 個輸出點,共有 40 個數字量 I/O。 它可以擴展 7個模塊,擴展至 248點數字量或 35點模擬量 I/O,滿足本系統設計需求。

3.3 到位信號檢測電路設計

到位信號檢測通過光電傳感器實現,它通過感受光強度的變化來改變電信號實現對現場的控制。 在檢測到實物之后,信號導通傳輸給 PLC 控制器。 本設計采用 8 路光電傳感器實現 8 種到位狀態檢測。

4 系統軟件設計

4.1 系統總體流程本系統主要的生產流程如下:啟動系統,系統處于原位,放上待焊錫的生產元器件。 在檢測到放置無誤之后按下控制啟動按鈕,電缸根據設置好的值將夾具送到位置 C1。 到達規定位置之后,出錫裝置出錫,焊頭氣缸將到伸出位 S2進行第一次的焊錫工作,第一次焊錫完成之后,焊錫頭回到縮回位 S1,夾具被送到設置好的位置 C2,此時焊錫頭下來進行第二個焊接點的焊接,焊錫完成之后清理錫渣氣缸進行錫渣清理,在一個循環的焊錫工序之后,系統回歸原位狀態。 如果途中出現錫料不足或者待焊錫的元器件未放置好,系統將會報警。 重新上料或重置 元 器 件 既 可 消 除 報 警。

4.2 PLC程序設計

由于系統調試的需要,設計一個手動控制模式的界面,可以單獨控制相應的控制位,也可以實時觀察到各個位的狀態。 比如檢測氣缸位、焊頭上下氣缸位、清理錫渣氣缸位等。 手動控制模式主要用于調試過程的手動調試。

5 系統調試首先,將一個待焊錫的元件放置并固定在夾具上,啟動 PLC 使光電傳感器開始工作,檢測待焊錫元件放置無誤后,按下系統啟動按鈕。 在安全光柵接收到操作人員的手離開危險區的信號后,夾具會把待焊錫的器件送到電缸設置好的位置 1。 出錫之后,焊錫頭會下降進行第一次的焊錫。 在反復調試之后,最終確定焊錫的時間大約為 5 s。 通過參數設置界面可以進行焊錫時間的設置。 間隔 2 s之后,再重復一次,完成了焊點 1 的焊錫之后,焊頭回到原位。

然后夾具會走到電缸設置好的位置 2,此時焊頭再次下降,出錫管再次出錫,進行對第二個待焊錫點的焊錫工作。 清理錫渣氣缸會到伸出位,在焊頭下面收集途中所產生的錫渣,再由氣管吸走錫渣盒里面收集到的錫渣,清理工作現場。 整個焊錫過程可由監控界面進行監控。

6 結論

全自動焊錫機通過本文講述了在綜合運用 PLC編程技術和 Wincc組態技術的基礎上結合電缸,傳感器,焊錫組件等硬件設備完成了全自動焊錫機控制系統的設計,實現了焊錫過程的完全自動化。 實踐應用表明:該系統具有結構簡單、易于維護且實時性高等優點,能夠切實提高生產效率,具有一定的推廣價值和應用前景

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