摘要：本文主要闡述了永宏PLC在全自動電感焊錫機上的應用；此設備由惠州嘉誠機械設計，采用了永宏FBs系列PLC主機作為設備的控制系統(tǒng)，并采用了步進電機、氣缸和交流調(diào)速馬達組成的機器執(zhí)行系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對繞線電感接腳進行焊錫工作。全自動電感焊錫機一次能同時對48pic電感進行焊錫工作，一臺焊錫機可同時對3-4臺16軸繞線機生產(chǎn)的電感進行焊錫工作，焊錫效率高。

關鍵詞：永宏PLC；焊錫；電感

1 行業(yè)介紹

簡介：全自動電感焊錫機又名全自動電感沾錫機，用來對繞好線的電感接腳進行沾錫，以實現(xiàn)電感接腳和線頭的焊接工作。圖1.1為全自動電感焊錫機正視圖，圖1.2為需要焊錫的電感圖。

圖1.1 全自動電感焊錫機正視圖

圖1.2 待焊錫電感產(chǎn)品圖

工作原理：焊錫機焊錫的定義中可以發(fā)現(xiàn)“潤濕”是焊接過程中的主角．所謂焊接即是利用液態(tài)的“焊錫”潤濕在基材上而達到接合的效果．這種現(xiàn)象正如水倒在固體表面一樣，不同的是焊會隨著溫度的降低而凝固成接點．當焊錫潤濕在基材上時，理論上兩者之間會以金屬化學鍵結合，而形成一種連續(xù)性的接合，但實際狀況下，基材會受到空氣及周邊環(huán)境的侵蝕，而形成一層氧化膜來阻擋“焊錫”，使其無法達到較好的潤濕效果．其現(xiàn)象正如水倒在涂滿油脂的盤上，水只能聚集在部份的地方，而無法全面均勻的分布在盤子上．如果未能將基材表面的氧化膜去除，即使勉強沾上“焊錫”，其結合力量還是非常的弱。

自動焊錫機優(yōu)勢：

焊接是焊錫和金屬之間形成一金屬化學鍵，焊錫的分子穿入基材表層金屬的分子結構，而形成一堅固、完全金屬的結構。當焊錫熔解時，也不可能完全從金屬表面上把它擦掉，因為它已變成基層金屬的一部份。焊錫機裝有大尺寸透明窗，可觀察整個焊接工藝過程，對產(chǎn)品研發(fā)，工藝曲線優(yōu)化具有非常重要的作用。溫度控制采用高精度直覺智能控制儀，可編程完美曲線控制，控溫精確，參數(shù)設置簡便，易操作，工作效率高等。

焊錫機分類：

主要分為自動焊錫機、熱風焊錫機和無鉛回流焊錫機等。

自動焊錫機：自動焊錫機三度空間全方位調(diào)節(jié)，使烙鐵和錫線均不需假作業(yè)員之手，它完全代替了您的雙手，手臂可以調(diào)整至您想要的任意焊接之位。自動送錫系統(tǒng)：您只需輕踩腳踏開關，錫線將自動的、定速、定量的伸到烙鐵頭 溫 度： 采用手動數(shù)字式溫度設定一目了然，自動恒溫控制方式。高度可靠的金屬防靜電模式設計，焊接敏感組件更安全。輕巧靈活，不占空間，溫度，送錫速度，錫點大小可調(diào)。操控容易新手二小時熟練，可節(jié)省50%人力。為了健康請使用環(huán)保型無鉛錫線。特別適合各類電子連接器，LED燈串，視頻音頻線插頭，耳機線，電腦數(shù)據(jù)線，小型線路板及小型電子元器件在線束中間的焊接和對接等。

熱風焊錫機：熱風焊錫機采用高度可靠的金屬防靜電模式設計，焊接敏感組件更安全完美雙臂組合，三度空間，任意調(diào)校 全方位供錫導管供錫 操控容易，新手二小時熟練可節(jié)省50%人力 完整的焊接技術完美轉移 輕巧靈活，不占空間本焊錫機特別適合各類電子連接器，視頻音頻線插頭，耳機線，電腦數(shù)據(jù)線，小型線路板及小型電子元器件在線束中間的焊接和對接等。

無鉛回流焊錫機：無鉛回流焊錫機接替代有鉛焊接，是電子行業(yè)設備發(fā)展的趨勢。環(huán)保型無鉛回流焊，特點為：人機工學原理設計，適合SMT及直插組件的焊接，符合無鉛焊接工要求。自動調(diào)節(jié)噴霧面積，閉環(huán)控制，電子調(diào)速。WIN95/98中英文操作系統(tǒng)，人機對話方便，界面友好。

本文所寫的全自動電感焊錫機主要用于配合電感繞線機對繞好線的電感進行焊錫工作，屬于繞線電感工藝流程中必不可少的一道工藝，以前該工藝采用人工焊錫方式，效益低，焊錫效果差。全自動電感焊錫機的出現(xiàn)，解決了該一系列問題，自動上料、焊錫、編帶一體化工作模式，工作效率高，一臺全自動電感焊錫機可同時供3-4臺16軸繞線機所完成的電感進行焊錫工作。全自動電感焊錫機也可用于其他產(chǎn)品如線芯、二極管等焊錫工作。

2 系統(tǒng)設計方案

2.1 方案背景

全自動電感焊錫機目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案有PLC+HIM、工控機系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)；根據(jù)實際焊錫對象不同，焊錫要求也不盡相同，因此選擇一款性能穩(wěn)定、價格實惠的控制系統(tǒng)作為全自動電感焊錫機控制系統(tǒng)，永宏PLC和永宏Unicon系列觸摸屏是一個不錯的選擇；永宏PLC不但能滿足客戶的焊錫要求，而且經(jīng)濟性好，品質(zhì)更是得到了業(yè)內(nèi)人士的一致好評。全自動電感焊錫機系統(tǒng)方案如表2-1。

表2-1全自動電感焊錫機系統(tǒng)方案

2.2 客戶需求

根據(jù)焊錫工藝要求，客戶要求全自動電感焊錫機擁有以下功能。首先要求控制器能實現(xiàn)同時對6軸步進電機的控制，觸摸屏界面要簡潔美觀；其次要求擁有配方存儲功能等。

表2-2 全自動電感焊錫機客戶需求

2.3 解決方案

全自動電感焊錫機主要用于對繞線電感產(chǎn)品進行焊錫工作。根據(jù)動作及工藝要求，該方案主要包括系統(tǒng)硬件設計和系統(tǒng)軟件設計；其中系統(tǒng)硬件設計包括硬件（產(chǎn)品）配置、機械結構和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分；全自動電感焊錫機設計參數(shù)如表2-3，全自動電感焊錫機如圖2-1所示。

表2-3 全自動電感焊錫機設計參數(shù)             圖2-1 全自動電感焊錫機圖

3 系統(tǒng)硬件設計

3.1 硬件配置

全自動電感焊錫機的系統(tǒng)硬件由永宏FBs-60MCT2-AC和FBs-10MAT2-AC控制器、永宏HF070L-00 HMI觸摸屏、步進電機和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、指示燈、發(fā)熱管和蜂鳴器等）組成。全自動電感焊錫機系統(tǒng)硬件清單如表3-1；全自動電感焊錫機系統(tǒng)硬件配置如圖3-1。

表3-1全自動電感焊錫機硬件明細表

圖3-1圖 全自動電感焊錫機系統(tǒng)硬件配置圖

3.2 機械結構

全自動電感焊錫機的機械結構主要由四部分組成：前焊錫機械手、后焊錫機械手、錫爐、編帶裝置；通過前后焊錫機械手，分別對電感兩端接腳進行焊錫工作，焊錫完成后并通過編帶裝置對焊錫完成的電感產(chǎn)品進行編帶工作；全自動電感焊錫機整體結構解析如圖3-2。

圖3-2全自動電感焊錫機整體結構解析圖

3.3 電氣控制

全自動電感焊錫機的電氣控制采用兩臺永宏FBs系列PLC作為設備核心控制單元，并通過永宏通訊模板配合永宏特有C-link通訊（通訊速率可達921.6Kbps），實現(xiàn)對六軸（包括6個步進電機）、交流調(diào)速電機和氣缸等等執(zhí)行單元的控制。PLC主站從站接線如圖3-3，電氣控制柜接線如圖3-4。

A．主站I/O接線圖

B．從站I/O接線圖

圖3.3 全自動電感焊錫機I/O接線圖

圖3.4 全自動電感焊錫機電氣控制柜圖

4系統(tǒng)軟件設計

4.1 工藝流程

全自動電感焊錫機工藝流程為取電感、沾助焊劑、焊錫、編帶等，通過設置焊錫位置、焊錫時間、拖錫時間等等參數(shù)，實現(xiàn)自動焊錫功能。全自動電感焊錫機工藝流程圖如圖4.1所示。

圖4.1 全自動電感沾錫機工藝流程圖

4.2 控制流程

全自動電感焊錫機控制流程如圖4.6所示。

圖4.6 全自動電感焊機控制流程圖

4.3 I/O點配置

根據(jù)全自動電感焊錫機工藝流程和控制流程要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置；永宏PLC輸入點配置如表4-1，輸出點配置表如表4-2。

表4.1 永宏PLC輸入點配置表

表4.2 永宏PLC輸出點配置表

4.4 PLC功能應用

4.4.1 FBs-PLC的NC定位控制

早期使用一般馬達來做定位控制，由于速度不快、或者精度要求不高，所以足以應付所需；當機械運轉為了求取效率而將速度加快時，當制成品質(zhì)量、精度要求越高時，馬達停止位置就不是一般馬達能勝任的了！解決此問題的最佳方案是采用NC定位控制器搭配步進或者伺服馬達作為定位控制。但在過去，因為價位極高，而限制了其使用的普遍性，近年來拜技術的精進及成本的降低，其價位已堪稱低廉，使用數(shù)量已有越來越多的趨勢。為因應此趨勢，F(xiàn)Bs-PLC將目前市售專用的NC定位控制器功能整合在FBs-PLC內(nèi)部SoC芯片內(nèi)，免除PLC與專用NC定位控制器間的繁雜的數(shù)據(jù)交換與鏈接程序外，更大幅降低整體成本，為使用者提供一價廉質(zhì)優(yōu)、簡易方便的PLC整合NC定位控制器的答案。

一臺FBs-PLC最多可控制4軸的定位運動，并可作多軸同動控制，除了僅提供點對點的定位速度控制，并提供各軸間直線補間功能。當系統(tǒng)應用超過4軸時尚可利用FBs-PLC的CPU LINK功能達到更多的定位運動控制。圖4.7 為永宏NC定位高速脈沖輸出指令功能簡述圖。

圖4.7 永宏高速脈沖輸出指令簡介

4.4.2 FBs-PLC的高速CPU LINK

利用永宏PLC Port2的RS485界面，可做永宏PLC間多達254臺的高速LINK，且僅需在主站使用一個CLINK指令即可達成，最高通訊速度可達921.6Kbps，適用于分散式資料匯集等，非即時控制需求應用（PLC內(nèi)部任何資料均可Link交換，非即時更新，占用較少PLC CPU時間）。圖4.8為FBs-PLC高速CPU LINK指令簡介。

圖4.8 PBS-PLC CUP LINK指令簡介

4.4.3永宏機械原點復歸指令應用

通過永宏PLC的機械原點復歸指令，用表格的形式可以很方便的實現(xiàn)機械原點的復歸程序，而且回原精度很高。永宏機械原點復歸有三種模式：MOD0、MOD1、MOD2可供客戶選擇使用。本程序采用了MOD1模式，MOD1模式下回原動作如圖4-5所示。

圖4.9 機械原點復歸MOD1模式

圖4.10 X軸回原點程序

圖4.11 回原點程序參數(shù)設置表

5 難點及解決方法

5.1 時序處理

難點：全自動電感焊錫機機械設計上，前機械手和后機械手在同一運動平面上，而且都將運行到同一位置去沾錫，如果時序沒處理好及容易出現(xiàn)撞機情況，為了避免時序處理不當給設備帶來的傷害，給客戶帶來經(jīng)濟損失，時序處理上采用了以下方法來避免該問題。

解決方案：如下圖5.1所示，前機械手運行位置有前機械手上料位置、助焊劑位置、焊錫位置、前機械手下料位置；后機械手運行位置有：后機械手接料位置、沾助焊劑位置、焊錫位置、后機械手下料位置；由于前后機械手共用沾助焊劑位置和焊錫位置，如果同時運行到該位置前后機械手必將撞到一起，為了防止撞機的發(fā)生，那么必須規(guī)定前后機械手的運行時序，這里采取了兩個等待點：后機械手接料位置和前機械手上料位置；當前機械手進行沾助焊劑和焊錫工作時，后機械手下料完成后在后機械手接料位置等待，當前機械手焊錫完成到達前機械手下料位置，后機械手從前機械手接到料后，前機械手運行到前機械手上料位置，上料完成手在此位置等待后機械手沾助焊劑完成，然后后機械手運行到焊錫位置，前機械手運行到沾助焊劑位置，其中為了加快運行效率，后機械手運行到沾助焊劑位置與前機械手運行到上料位置同時進行；后機械手運行到焊錫位置與前機械手運行到沾助焊劑位置同時運行；這樣就必須讓前后機械手用同一速度快速運行到目的位置；這樣既避免了機械結構上的碰撞，又能達到客戶要求的運行速度，完美的解決了機械設計上存在的時序問題。

圖5.1 全自動電感焊錫機運行位置示意圖

6 結論（實施結果）

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，采用永宏PLC作控制系統(tǒng)的全自動電感焊錫機已能正常穩(wěn)定的進行焊錫工作，焊錫速率、效果各方面都已達到客戶要求，一臺全自動電感焊錫機可以同時對3-4臺16軸繞線機繞好線的電感進行焊錫工作，一次能同時對48個電感進行焊接工作，為電感焊錫這一工藝流程節(jié)省了大量的人力，增加了生產(chǎn)效率，為客戶增加了生產(chǎn)利潤，得到了客戶的好評。

【參考文獻】

[1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機股份有限公司

[2] 永宏PLC編程軟件使用手冊.臺灣永宏電機股份有限公司

[3] 百度百科-焊錫機

[4] 百度百科-電感