自動焊錫機(jī)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(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)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(tǒng)焊錫機(jī)的焊接可靠性、焊接質(zhì)量和焊接效率已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化焊接生產(chǎn)的需要 . 因此，針對新一代焊錫機(jī)的功能需求，本文提出一套基于 PLC 控制技術(shù)，并結(jié)合光電傳感器等硬件構(gòu)建自動焊錫機(jī)控制系統(tǒng)的方案，實現(xiàn)了焊錫過程完全自動化，提高了焊錫機(jī)的工作效率.

1 系統(tǒng)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(zhǔn)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(jù)某企業(yè)自動化生產(chǎn)線上對產(chǎn)品的錫焊要求，兼顧焊接可靠性、質(zhì)量和效率，該自動焊錫控制系統(tǒng)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(tǒng)加熱溫度、出錫速度和錫絲直徑等相關(guān)參數(shù)能夠根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)節(jié).

(3)系統(tǒng)具備溫度報警和錫絲報警功能.

(4)焊錫系統(tǒng)需要具有良好的人機(jī)交互界面，能夠?qū)崟r的對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提示報警信息等功能. 并且能夠在界面中實現(xiàn)對相關(guān)參數(shù)的設(shè)置.

2 系統(tǒng)總體設(shè)計自動焊錫系統(tǒng)采用 PLC 作為整個系統(tǒng)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(xiàn)對夾具位置、運動速度等參數(shù)的精確控制，從而實現(xiàn)對焊點的準(zhǔn)確定位. 采用焊錫裝置可以實現(xiàn)系統(tǒng)加熱溫度、出錫速度的調(diào)節(jié)，同時實現(xiàn)高溫與缺錫絲報警. 運用觸摸屏與 PLC 實現(xiàn)信息交互，達(dá)到實時顯示系統(tǒng)的生產(chǎn)狀態(tài)、提示系統(tǒng)報警信息并控制生產(chǎn)流程 的 目 的. 系 統(tǒng) 軟 件 由 基 于 Windows 的 STEP7-Micro/WIN32 編 制 ，并 結(jié) 合 Wincc 組態(tài)軟件實現(xiàn)對整個自動焊錫過程的監(jiān)控.

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 I/O點數(shù)統(tǒng)計

選取 PLC 時，一定要注意 I/O 點數(shù)統(tǒng)計這項指標(biāo). 需要提前統(tǒng)計出被控對象的 I/O 點數(shù)，再根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)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(shù)的基礎(chǔ)上加上 20%左右的備用量.根據(jù)焊錫系統(tǒng)的控制要求，確定了PLC的輸入/輸出的地址分配表. 根據(jù)I/O點數(shù)統(tǒng)計一共需要22個輸入點和15個輸出點.

3.2 PLC的選取

本 系 統(tǒng) 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(nèi)置電源以及 I/O 端口. 一個 S7-200CPU 可以構(gòu)成一個控制系統(tǒng)，如果要構(gòu)成中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，可以通過擴(kuò)展電纜進(jìn)行 I/O 模塊的擴(kuò)展. 它適用于各種控制系統(tǒng)，各種檢測、監(jiān)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(shù)字量 I/O. 它可以擴(kuò)展 7個模塊，擴(kuò)展至 248點數(shù)字量或 35點模擬量 I/O，滿足本系統(tǒng)設(shè)計需求.

3.3 到位信號檢測電路設(shè)計

到位信號檢測通過光電傳感器實現(xiàn)，它通過感受光強(qiáng)度的變化來改變電信號實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制. 在檢測到實物之后，信號導(dǎo)通傳輸給 PLC 控制器. 本設(shè)計采用 8 路光電傳感器實現(xiàn) 8 種到位狀態(tài)檢測.

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 系統(tǒng)總體流程本系統(tǒng)主要的生產(chǎn)流程如下：啟動系統(tǒng)，系統(tǒng)處于原位，放上待焊錫的生產(chǎn)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(jù)設(shè)置好的值將夾具送到位置 C1. 到達(dá)規(guī)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(shè)置好的位置 C2，此時焊錫頭下來進(jìn)行第二個焊接點的焊接，焊錫完成之后清理錫渣氣缸進(jìn)行錫渣清理，在一個循環(huán)的焊錫工序之后，系統(tǒng)回歸原位狀態(tài). 如果途中出現(xiàn)錫料不足或者待焊錫的元器件未放置好，系統(tǒng)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(shè)計

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

5 系統(tǒng)調(diào)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(tǒng)啟動按鈕. 在安全光柵接收到操作人員的手離開危險區(qū)的信號后，夾具會把待焊錫的器件送到電缸設(shè)置好的位置 1. 出錫之后，焊錫頭會下降進(jìn)行第一次的焊錫. 在反復(fù)調(diào)試之后，最終確定焊錫的時間大約為 5 s. 通過參數(shù)設(shè)置界面可以進(jìn)行焊錫時間的設(shè)置. 間隔 2 s之后，再重復(fù)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(shè)置好的位置 2，此時焊頭再次下降，出錫管再次出錫，進(jìn)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(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(xiàn)場. 整個焊錫過程可由監(jiān)控界面進(jìn)行監(jiān)控.

6 結(jié)論

全自動焊錫機(jī)通過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(chǔ)上結(jié)合電缸，傳感器，焊錫組件等硬件設(shè)備完成了全自動焊錫機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了焊錫過程的完全自動化. 實踐應(yīng)用表明：該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)且實時性高等優(yōu)點，能夠切實提高生產(chǎn)效率，具有一定的推廣價值和應(yīng)用前景