自動(dòng)焊錫機是指能將包含焊點(diǎn)定位、出錫、焊接和焊錫殘渣清理等多個(gè)工序的完整焊接過(guò)程一次性完成的焊錫裝置 . 雖然焊錫機已經(jīng)廣泛應用于電子工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，然而，隨著(zhù)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(zhì)量和焊接效率已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現代化焊接生產(chǎn)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(shù)，并結合光電傳感器等硬件構建自動(dòng)焊錫機控制系統的方案，實(shí)現了焊錫過(guò)程完全自動(dòng)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(yè)生產(chǎn)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(zhì)量、準確性將直接影響部件的功能，也是產(chǎn)品安全性、可靠性的決定因素之一. 根據某企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上對產(chǎn)品的錫焊要求，兼顧焊接可靠性、質(zhì)量和效率，該自動(dòng)焊錫控制系統需要具備如下功能：

(1)能夠確保對焊點(diǎn)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(guān)參數能夠根據實(shí)際情況進(jìn)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(shí)時(shí)的對系統狀態(tài)進(jìn)行監控，提示報警信息等功能. 并且能夠在界面中實(shí)現對相關(guān)參數的設置.

2 系統總體設計自動(dòng)焊錫系統采用 PLC 作為整個(gè)系統的控制中心，通過(guò)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(gè)自動(dòng)焊錫過(guò)程的安全與可靠. 電缸控制器實(shí)現對夾具位置、運動(dòng)速度等參數的精確控制，從而實(shí)現對焊點(diǎn)的準確定位. 采用焊錫裝置可以實(shí)現系統加熱溫度、出錫速度的調節，同時(shí)實(shí)現高溫與缺錫絲報警. 運用觸摸屏與 PLC 實(shí)現信息交互，達到實(shí)時(shí)顯示系統的生產(chǎn)狀態(tài)、提示系統報警信息并控制生產(chǎn)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(tài)軟件實(shí)現對整個(gè)自動(dòng)焊錫過(guò)程的監控.

3 系統硬件設計

3.1 I/O點(diǎn)數統計

選取 PLC 時(shí)，一定要注意 I/O 點(diǎn)數統計這項指標. 需要提前統計出被控對象的 I/O 點(diǎn)數，再根據統計的結果選取合適的 PLC. 一般情況下，一個(gè)輸入輸出元件需要占用一個(gè)輸入輸出端口. 通常會(huì )在總點(diǎn)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(diǎn)數統計一共需要22個(gè)輸入點(diǎn)和15個(gè)輸出點(diǎn).

3.2 PLC的選取

本 系 統 采 用 西 門(mén) 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(gè) S7-200CPU 可以構成一個(gè)控制系統，如果要構成中等規模的控制系統，可以通過(guò)擴展電纜進(jìn)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(gè)輸入點(diǎn) 16 個(gè)輸出點(diǎn)，共有 40 個(gè)數字量 I/O. 它可以擴展 7個(gè)模塊，擴展至 248點(diǎn)數字量或 35點(diǎn)模擬量 I/O，滿(mǎn)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(guò)光電傳感器實(shí)現，它通過(guò)感受光強度的變化來(lái)改變電信號實(shí)現對現場(chǎng)的控制. 在檢測到實(shí)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(shí)現 8 種到位狀態(tài)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(chǎn)流程如下：?jiǎn)?dòng)系統，系統處于原位，放上待焊錫的生產(chǎn)元器件. 在檢測到放置無(wú)誤之后按下控制啟動(dòng)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(jìn)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(shí)焊錫頭下來(lái)進(jìn)行第二個(gè)焊接點(diǎn)的焊接，焊錫完成之后清理錫渣氣缸進(jìn)行錫渣清理，在一個(gè)循環(huán)的焊錫工序之后，系統回歸原位狀態(tài). 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(huì )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(gè)手動(dòng)控制模式的界面，可以單獨控制相應的控制位，也可以實(shí)時(shí)觀(guān)察到各個(gè)位的狀態(tài). 比如檢測氣缸位、焊頭上下氣缸位、清理錫渣氣缸位等. 手動(dòng)控制模式主要用于調試過(guò)程的手動(dòng)調試.

5 系統調試首先，將一個(gè)待焊錫的元件放置并固定在夾具上，啟動(dòng) PLC 使光電傳感器開(kāi)始工作，檢測待焊錫元件放置無(wú)誤后，按下系統啟動(dòng)按鈕. 在安全光柵接收到操作人員的手離開(kāi)危險區的信號后，夾具會(huì )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(huì )下降進(jìn)行第一次的焊錫. 在反復調試之后，最終確定焊錫的時(shí)間大約為 5 s. 通過(guò)參數設置界面可以進(jìn)行焊錫時(shí)間的設置. 間隔 2 s之后，再重復一次，完成了焊點(diǎn) 1 的焊錫之后，焊頭回到原位.

然后夾具會(huì )走到電缸設置好的位置 2，此時(shí)焊頭再次下降，出錫管再次出錫，進(jìn)行對第二個(gè)待焊錫點(diǎn)的焊錫工作. 清理錫渣氣缸會(huì )到伸出位，在焊頭下面收集途中所產(chǎn)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(chǎng). 整個(gè)焊錫過(guò)程可由監控界面進(jìn)行監控.

6 結論

全自動(dòng)焊錫機通過(guò)本文講述了在綜合運用 PLC編程技術(shù)和 Wincc組態(tài)技術(shù)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(dòng)焊錫機控制系統的設計，實(shí)現了焊錫過(guò)程的完全自動(dòng)化. 實(shí)踐應用表明：該系統具有結構簡(jiǎn)單、易于維護且實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠切實(shí)提高生產(chǎn)效率，具有一定的推廣價(jià)值和應用前景