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永宏PLC在自动焊锡机设备上的应用

时间:2021-05-25 20:22:16来源:林永记

导语:​本文主要阐述了永宏PLC在焊锡机设备上的应用。自动焊锡机主要用来替代重复性的简单手工焊接动作, 针对某些产品效率会有显著提高,符合大部分电子工业的无铅焊锡弹性应用,能反映生产车间的快速变化。本品适合各类电子小型线路板及小型电子元器件在线束中间的焊接。采用PLC+人机界面控制,伺服机械手进行抓取焊锡动作,结构简单实用,效率高。

 1 设备介绍

  自动焊锡机技术的发展是随着焊锡机设备技术的发展而发展起来的,八十年代后,焊台产品技术的引进,对自动焊接技术的发展起到决定性的作用。随着自动焊锡产品越来越多地应用,彻底改变过去十几年手动焊锡的局面。自动焊锡设备制造业总体发展趋势,各种电子设备的制造已离不开自动焊锡机。

  全自动焊锡机的采用伺服步进驱动及PLC控制,能有效地提升运动末端的定位精度和重复精度。通过七寸触摸屏,可直接数字输入或者示教再现焊点位置坐标。焊锡方式多种多样,全部工艺参数可由客户自行设置,以适应各种高难度的焊锡作业和微焊锡工艺,有效地提高焊锡工艺品质,实现了焊锡过程的自动化与智能化。

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  图 1 设备图

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  表 1 客户需求列表

  2 系统设计方案

  2.1 方案背景

  过去的焊接技术长期停留在人工手动的焊锡,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。然而自从全自动焊锡机问世以来,相应的各种难题迎刃而解。

  2.2 客户需求(表1)

  自动焊锡机可以多方位调节,使焊接工作不需要作业员之手,它完全代替了人的双手,通过参数设定可以调整至想要的任意焊接之位。系统是对旧设备的改造升级, 采用步进进行上料和下料工作,一次焊接的工件个数可设定。系统分为前机械臂和后机械臂,分别对工件的两面进行焊接。

  2.3 解决方案

  自动焊锡设备动作结构较多,具有5个伺服和1个步进控制器,采用2台永宏PLC通过高速联机进行控制,通过永宏触摸屏进行参数的调整和矫正。5个伺服分别用来控制前机械臂滑台和摆臂、后机械臂滑台和摆臂、上料结构;步进控制下料机构。

  2.4 系统配置(图2)

  3 系统硬件设计

  3.1 硬件配置(表2)

  

系统配置图.png

  图 2 系统配置图

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表 2 自动焊锡机设备清单

  机械设备图.png

  图 3 机械设备图

  自动焊锡设备的系统硬件由永宏FBS- 60MAT2- AC、FBS-24MAT-AC、FBS-CB5模块*2、永宏触摸屏C3070S、5个伺服驱动和1个步进驱动和外围输入输出线路(包括按钮、光电感应器、)组成。

  3.2 设备结构(图3)

  设备结构分为上料机构、前机械臂、后机械臂、下料机构、刮锡机构。

  3.3设备控制

  上料机械主要有顶料气缸、推平气缸和送料伺服。自动工作时,送料伺服工作,通过感应器进行送料个数的判断。送料完成后,等待前机械臂的抓取。

  前机械臂主要有前滑台伺服、前摆臂伺服、前夹紧气缸、前升降气缸。自动工作时,滑台工作到上料位置抓取工件,然后进行焊锡工作,工作完后到交接位,等待后机械臂。

  后机械臂主要有后滑台伺服、后摆臂伺服、后夹紧气缸、后升降气缸。自动工作时,滑台工作到交接位置抓取工件,然后进行焊锡工作,工作完后到下料位置。

  下料机械主要有脱料气缸和收料步进。自动工作时,收取后机械臂送来的工件,然后步进工作,也是通过感应器进行工作判断。

  刮锡机械主要有刮锡气缸和辅助气缸。可设定每次焊锡后,进行刮锡工作。图4为设备工作流程图。

  3.4 电气控制

  自动焊锡机设备的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元,型号FBS-60MAT2-AC和FBS-24MAT2-AC,触摸屏C3070S作为集控平台,实现对伺服驱动和步进驱动等执行单元的控制。PLC的主站电气接线图如图5,从站则是控制上料和下料。

  4 系统软件设计

  4.1 文本设计

  人机界面系统总共设置了:监控画面、参数设定、手动画面、故障信息、I/O画面等界面,图6为参数设定画面,主要用来设定自动工作时,各机械机构的位置和手臂速度。

  4.2 PLC功能指令应用

  4.2.1 永宏PLC主机高速联机

  永宏PLC软件编程时,FUN151:MD3 模式提供永宏 PLC 与 PLC 间高速数据互享(数据反应时间不受扫描时间影响)。

  工作流程图.png

  图 4 工作流程图

  

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  图 5 PLC 电气图

  一台主 PLC 可经由 RS-485 接口最多与 254 台仆 PLC 联机互享数据。高速联机的数据传输理念系以COMMON DATA MEMORY 观念来设计;例如主站将R0~R31 的内容送出,则所有仆站 PLC 的 R0~R31 的内容皆会与主站相同;2 号仆 PLC 将R32~R47 的内容送出,则主站及其它仆 PLC 的 R32~R47 的内容皆会与2 号站相同,余此类推。

  当执行控制“EN”由 0→1 且放弃运作“PAU” 与“ABT”均为 0 时,若 Port 2 未被其他通讯指令占用(即 M1962=1 时),则本指令立即掌控 Port 2, 并将 M1962 设为 0(表示占用),然后立即进行数据传输交易。若 Port 2 已被占用(M1962=0),则本指令进入等 待 状 态 , 一 直 等 到 占 用 的 通 讯 指令 传 送 完 毕 或 暂 停 / 放 弃 运 作 , 释 出 掌 控权(M1962 =1 )后,本指令立即脱离等待状态,将M1962 设为 0 并立即进入传输交易。图7为主从站通讯程序图。

  参数设定画面.png

图 6 参数设定画面

  

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  图 7 主从站通讯程序图

  

  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书写方式来编辑;每一定位点称为一步(含输出频率、动作行程、转移条件),一个FUN140 最多可编 250 步定位点,每一步定位点需占用 9 个缓存器。

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  图 8 140 指令

  

编辑表格.png

  图 9 编辑表格

  

  将定位程序存在缓存器的最大好处是,如果结合人机作机台操控设定,则可将定位程序存入人机,更换模具时,可直接由人机操作存取该副模具的定位程序。

  5 结论(实施结果)

  本系统的难点在于对工艺流程的了解和多伺服系统的控制,由于系统有6轴高速轴的控制,永宏PLC单台主机最多只能控制4轴,所以采用两台永宏PLC主机进行高速联机控制。编程时,流程一样的模式把动作流程写在一起,可以减少程序量;流程相差较多的模式,动作流程应该独立编写,调试时会比较简单,可把不同工艺流程模式写在子程序里面,使用哪种模式,就调用对应的模式。现场调试时,各个模式动作正常,满足了客户新增加的工艺流程要求。


标签: 工业自动化PLC人机界面

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