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[安一自动化]自动焊锡机工作原理介绍

2020-01-06 21:15

自动焊锡机是指能将包含焊点定位、出锡、焊接和焊锡残渣清理等多个工序的完整焊接过程一次性完成的焊锡装置。虽然焊锡机已经广泛应用于电子工业生产领域,然而,随着焊接工艺的更新、焊接材料的变化和焊接工作量的增加,传统焊锡机的焊接可靠性、焊接质量和焊接效率已经无法满足现代化焊接生产的需要。因此,针对新一代焊锡机的功能需求,本文提出一套基于 PLC 控制技术,并结合光电传感器等硬件构建自动焊锡机控制系统的方案,实现了焊锡过程完全自动化,提高了焊锡机的工作效率。

1 系统功能需求在日常的工业生产中有很多元器件的固定与连接需要依靠锡焊工艺。 焊接的质量、准确性将直接影响部件的功能,也是产品安全性、可靠性的决定因素之一。 根据某企业自动化生产线上对产品的锡焊要求,兼顾焊接可靠性、质量和效率,该自动焊锡控制系统需要具备如下功能:

(1)能够确保对焊点的精确定位,有效降低漏焊和错焊率。

(2)焊锡系统加热温度、出锡速度和锡丝直径等相关参数能够根据实际情况进行调节。

(3)系统具备温度报警和锡丝报警功能。

(4)焊锡系统需要具有良好的人机交互界面,能够实时的对系统状态进行监控,提示报警信息等功能。 并且能够在界面中实现对相关参数的设置。

2 系统总体设计自动焊锡系统采用 PLC 作为整个系统的控制中心,通过对到位信号、温度信号和安全光栅信号的采集与处理确保整个自动焊锡过程的安全与可靠。 电缸控制器实现对夹具位置、运动速度等参数的精确控制,从而实现对焊点的准确定位。 采用焊锡装置可以实现系统加热温度、出锡速度的调节,同时实现高温与缺锡丝报警。 运用触摸屏与 PLC 实现信息交互,达到实时显示系统的生产状态、提示系统报警信息并控制生产流程 的 目 的。 系 统 软 件 由 基 于 Windows 的 STEP7-Micro/WIN32 编 制 ,并 结 合 Wincc 组态软件实现对整个自动焊锡过程的监控。

3 系统硬件设计

3.1 I/O点数统计

选取 PLC 时,一定要注意 I/O 点数统计这项指标。 需要提前统计出被控对象的 I/O 点数,再根据统计的结果选取合适的 PLC。 一般情况下,一个输入输出元件需要占用一个输入输出端口。 通常会在总点数的基础上加上 20%左右的备用量。根据焊锡系统的控制要求,确定了PLC的输入/输出的地址分配表。 根据I/O点数统计一共需要22个输入点和15个输出点。

3.2 PLC的选取

采用西门子S7-200系列PLC, S7-200 是针对低性能需求的小型 PLC,它的硬件配置很灵活,自带了通信接口、内置电源以及 I/O 端口。 一个 S7-200CPU 可以构成一个控制系统,如果要构成中等规模的控制系统,可以通过扩展电缆进行 I/O 模块的扩展。 它适用于各种控制系统,各种检测、监测和控制等[6-7]。选用 S7-200 CPU226,它集成了 24 个输入点 16 个输出点,共有 40 个数字量 I/O。 它可以扩展 7个模块,扩展至 248点数字量或 35点模拟量 I/O,满足本系统设计需求。

3.3 到位信号检测电路设计

到位信号检测通过光电传感器实现,它通过感受光强度的变化来改变电信号实现对现场的控制。 在检测到实物之后,信号导通传输给 PLC 控制器。 本设计采用 8 路光电传感器实现 8 种到位状态检测。

4 系统软件设计

4.1 系统总体流程本系统主要的生产流程如下:启动系统,系统处于原位,放上待焊锡的生产元器件。 在检测到放置无误之后按下控制启动按钮,电缸根据设置好的值将夹具送到位置 C1。 到达规定位置之后,出锡装置出锡,焊头气缸将到伸出位 S2进行第一次的焊锡工作,第一次焊锡完成之后,焊锡头回到缩回位 S1,夹具被送到设置好的位置 C2,此时焊锡头下来进行第二个焊接点的焊接,焊锡完成之后清理锡渣气缸进行锡渣清理,在一个循环的焊锡工序之后,系统回归原位状态。 如果途中出现锡料不足或者待焊锡的元器件未放置好,系统将会报警。 重新上料或重置 元 器 件 既 可 消 除 报 警。

4.2 PLC程序设计

由于系统调试的需要,设计一个手动控制模式的界面,可以单独控制相应的控制位,也可以实时观察到各个位的状态。 比如检测气缸位、焊头上下气缸位、清理锡渣气缸位等。 手动控制模式主要用于调试过程的手动调试。

5 系统调试首先,将一个待焊锡的元件放置并固定在夹具上,启动 PLC 使光电传感器开始工作,检测待焊锡元件放置无误后,按下系统启动按钮。 在安全光栅接收到操作人员的手离开危险区的信号后,夹具会把待焊锡的器件送到电缸设置好的位置 1。 出锡之后,焊锡头会下降进行第一次的焊锡。 在反复调试之后,最终确定焊锡的时间大约为 5 s。 通过参数设置界面可以进行焊锡时间的设置。 间隔 2 s之后,再重复一次,完成了焊点 1 的焊锡之后,焊头回到原位。

然后夹具会走到电缸设置好的位置 2,此时焊头再次下降,出锡管再次出锡,进行对第二个待焊锡点的焊锡工作。 清理锡渣气缸会到伸出位,在焊头下面收集途中所产生的锡渣,再由气管吸走锡渣盒里面收集到的锡渣,清理工作现场。 整个焊锡过程可由监控界面进行监控。

6 结论

全自动焊锡机通过本文讲述了在综合运用 PLC编程技术和 Wincc组态技术的基础上结合电缸,传感器,焊锡组件等硬件设备完成了全自动焊锡机控制系统的设计,实现了焊锡过程的完全自动化。 实践应用表明:该系统具有结构简单、易于维护且实时性高等优点,能够切实提高生产效率,具有一定的推广价值和应用前景

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