6ES7518-4AP00-0AB0技术参数
：SMT 印刷 PLC
1 引言
上海某精密工业有限公司是电子生产设备制造商。该公司具有较高的综合开发能力和完善的体系，曾获得多级科研成果奖和发明专利。德佳精密产品各地及东南亚、中东地区，深受客户好评。主要产品有：SMT（表面安装印刷电路板）印刷机、自动送板机、自动收板机等电子行业主体设备。本文重点介绍的表面安装印刷电路板锡膏印刷机是其中的核心装备。
2 SMT印刷机自动化系统
在SMT工艺制造过程中，锡膏印刷工艺是非常关键的一环，它的品质将直接影响于是后段工序的品质，要保证整个SMT工艺的品质，首先必须保证印刷工艺品质。统计表明，PCB（印刷电路板）不能通过测试而须返工的60%原因是由于锡膏印刷质量差而造成的。因此锡膏印刷机在电子生产流水线上重要的一环。
2.1 自动化系统设计
电控系统基于台达PLC自动化系统集成。触摸屏人机界面在PLC驱动下实现全自动控制，具有操作简单、学习方便的特点。PCB传动与输送机构采用精密稳定的进口电机，多种运行模式选择设定简单。基于台达PLC自动化平台的SMT印刷机系统架构如图1所示。DVP-14SS11R是台达薄型輕巧的单元型PLC，提供簡易且基礎使用的順序控制功能。DOP-A57BSTD是台达5.7吋8灰阶触摸屏人机界面。VFD004M21A是台达M系列低噪音变频器，体积小价格低，适用于一般要求应用环境。
2.2自动化印刷功能
（1）设备操作界面由触摸屏提供。分为全自动、半自动、手动选择3种运行模式，且在此3种模式下各有LCD、SMT子模式选择。在SMT模式下还有单向、双向模式选择，LCD模式下有停左、停右模式选择，且各自动作都是不同的，用户可以根据自己的需要灵活选择，触摸屏典型操作显示画面案例如图2所示。
（2）上电如在SMT模式下要求判断篮架中是否离板在上限以及刮刀是否在左右极限，如不在启动位置，按启动则会出现报警，提醒用户需手动调至启动所需要的位置。而在LCD模式下则不用判断刮刀是否在左右限，如不在左右限，则只需在人机上按启动或者停左、停右选择时就会自动根据你的选择，刮刀停在你选择的极限，如图3所示。
（3）设备启动自动判断刮刀在左极限还是有极限，如在左极限则启动左极限程序，如在右极限则启动右极限的动作。
2.3 典型自动化工艺流程
（1）SMT模式下单向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
（2）SMT模式下双向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—下右刮刀—定时—刮刀左行—刮刀左极限—定时—收右刮刀—定时—离板上升到上限。
（3）LCD模式下停左模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限同时下左刮刀右行—到离板下限及刮刀右限—定时—刮刀左行—刮刀左限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。
在正常的生产过程中，自动运行和手动运行切换时，系统先全部停机然后再切换到相应的工作状态，以确保操作的安全性。在设备动作过程中要进行生产计数，产量到达以后自动停机，提醒用户更换板子。
2.4 PLCI/O接口设计
PLCI/O接口设计如表1所示。
3 设计概要
3.1 编程指导
在编写程序时首先要把工艺要了解得透彻，要了解到各种情况下，应该走得流程动作（根据你所需要的模式LCD、SMT 单向、双向、停左、停右、全自动、半自动、手动各种动作，否则就会在编写程序时会杂乱无章，致使误动作层出不穷。记住各种警报变量，要把警报变量烂熟于心，调试时好判断故障。
3.2 PLC输出触点保护
一般正常的情况下,为了保护PLC的输出触电,对于直流感性负载如:24V电磁阀,在电磁阀线圈的两端应该加反向续流二极管.因为在线圈通电失电的瞬间电流变化较大,由此产生的感应电动势在闭合回路中产生的感应电流需要通过反向续流二极管续流或者用中间继电器过渡,否则长时间运行,可能回将PLC的输出点烧毁.
3.3 重视接地设计
PLC接地点是为了在整个设备包括电气柜在可靠接地的情况下,降低各种干扰对PLC的影响.但在实际客户端,可靠接地很少引起用户的足够重视,导致整个设备接地形同虚设.在这种情况下,如果将PLC的地与设备接地端连接起来,反而有时会把设备和电柜中的电气干扰引入PLC,使PLC工作不正常,甚至会导致PLC出错即ERROR灯闪烁,PLC无法运行.解决办法:建议客户将设备可靠接地,如果现场不容易做到,可以将PLC的接地端去掉或将PLC的接地端与开关电源的24V负极连接.
随着世界经济的发展，中国机械制造业已经取得长足的进步。快速发展的食品加工业给食品机械制造行业带来了商机，上海某食品机械有限公司抓住这个契机，将科研、生产、服务集于一体，目前已成长为全国食品机械行业的骨干力量。
该公司曾获得多级科研成果奖和发明专利，对其产品的质量要求较高。在此之前，其食品机械中所配的电气系统主要使用进口设备。但是采用进口电气系统的同时，还暴露出很大问题，具体表现为供应商的售前技术支持和售后服务跟不上，严重影响了该食品机械公司的研发新产品的速度以及服务信誉。
台达在危急之中伸出援手，帮助该食品机械公司挽回声誉。在深入研究该公司的食品机械之后，台达协助开发出UHT管式超高温杀菌机，广泛应用于液态食品“无菌”和“非无菌”热处理的全自动系统，产品的粘度范围大，并能适应纤维和颗粒。
这种管式杀菌机的电气部分采用了高性价比的台达机电产品，使得该机具有极高的控制精度，能**地控制水温。机器内部由的控制元件构建而成，包括台达PLC与人机界面、蒸汽减压阀、调节阀、分流阀、稳压阀、物料泵、热水泵等。
由于台达EH系列高性能PLC体积小，速度快，功能非常强，具有丰富的模块及板卡，因此极适用于此类杀菌机的检测、监控、自动控制。
好机器当然少不了的人机界面。杀菌机上安装的台达人机能显示当前温度加温曲线、历史趋势曲线，对当前温度数据进行记录。如果当前温度超过极限温度的设定值，系统则会提示报警信息并且安全保护。正是台达控制产品的完善功能，才使得这款杀菌机运行时表现出色。
在杀菌过程中，食品流从平衡泵进入，预热到均质温度约90~95℃，稳定后，再进行超高温灭菌，后冷却到灌装温度。系统用热水与杀菌同在循环回路之中，节省能源，坚持台达一贯的“环保、节能、自动化”企业理念。该机灭菌性能优良，生产能力为1~30t/h，典型的灭菌温度为90~140℃；而且能够连接到任何控制系统，可安装在底架上。
在控制温度方面，台达PLC可根据控制比例阀的开度大小进行控制。通过把设定的温度细分为若干段，对实际开度温度进行采样，再把设定温度与实际温度做比较。求出二者差值之后，将差值进行一定范围的细分，在不同的区域对比例阀的开度进行不同程度的控制。其步进调试简易，而且效果颇佳，从而保证了温控的准确无误。
台达集团以其环保、节能方面的远见，正在为提高**机械及设备而努力，促进食品机械制造业采用新技术，以提高产品质量和不断开发新产品，从而开拓更大的市场。
1 引言
管材塑性加工是以管材作毛坯，通过塑性加工手段，制造管材零件的加工技术。管材塑性加工由于容易满足塑性成形产品轻量化、强韧化和低耗高效、**制造等方面的要求，已成为**塑性加工技术面向21世纪研究与发展的一个重要方向。
2 数控弯管
2.1 弯管工艺
实践中有许多不同的弯管工艺，从不同的角度出发可以有多种不同的分类。工程中通常按弯曲时加热与否可分为冷弯和热弯，根据弯曲时有无填充物可分为有芯弯管和无芯弯管。 无模弯曲成形是指管材弯曲变形区不直接受到模具的作用，终的形状由工具和工件的相对运动决定，属于高度灵活的柔性加工手段。有模弯曲成形是指通过刚性模具直接作用于弯曲变形区而进行的管材弯曲，要求此刚性模具作用部分尺寸可以补偿制件卸载后发生的弯曲回弹，属于可重复性高而且快速的加工手段。管材弯曲的几种新工艺包括热应力弯曲；基于工具运动控制的无模弯曲；叠加法弯曲；数控机床绕弯等等。
2.2 数控弯管
数控弯管将管材夹紧在弯曲模上，随弯曲模一起转动，当管材被拉过压块时，压块即将管材绕弯在弯曲管上，属于成形模弯曲工艺。传统绕弯工艺多是手工绕弯，效率低，质量难以保证。随着数控机床业的发展，采用**的数控弯管机床实现绕弯工艺，可以大大地提高生产效率，保证产品的质量。由于可以方便地调节工艺参数，因此数控弯管机可以既准确又稳定地完成弯曲、送进、转角等动作，保证了管制件的弯曲准确度。数控弯管机可以自动连续地成形不同曲率半径的空间弯曲件。结合相应的数据库软件系统，控制程序还可以预先修正弯曲回弹量。但是该工艺的模具结构(见图7)比较复杂，制件质量对工艺参数敏感，要求有充分的前期准备和试制工作。尤其是对于弯制薄壁管制件的情况，如果工艺参数选择不当，则很容易出现起皱现象导致零件甚至是模具的报废。如何高效准确地获取这些工艺参数，充分保证弯管产品质量，是数控绕弯工艺的研究热点。
3 数控弯管系统
3.1系统组成
基于台达机电一体化平台的数控弯管设备共有六个运动轴系，工艺要求其中两轴需要直线插补，两轴需要圆弧插补，其它两轴没有特别的要求。plc控制器选择的是32eh00t2和20pm00d，显示部分选择的是10.4寸触摸屏dop-ae10thtd1，如附表所示。
附表 数控弯管系统配置
3.2 20pm运动控制器
弯管控制系统核心由台达运动控制器dvp-20pmmood构成。台达dvp-20pm00d是一款具有运动控制专用功能的可编程控制器。dvp-20pm00d的大特点是plc主机直接提供电子凸轮功能，或者说dvp-20pm00d是内置电子凸轮功能的plc，所以有些场所直接称呼dvp-20pm00d为台达20pm运动控制器。20pm具有2路500khz的输入与输出，在电子凸轮功能中定义x轴为从轴，编码器输入轴为主轴，当定义好cam table后，从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。采用高速双cpu结构形式，利用独立cpu处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，数控弯管机正是利用了20pm运动控制器的电子凸轮功能解决复杂运动轨迹控制问题。
4 20pm数控弯管编程设计
4.1 弯模模式
根据弯管加工要求，开发了两个弯管工艺模式，参见图1所示。
图1 弯管模式
4.2 工艺流程
设备分手动和自动模式，手动模式下主要是包括设备回原点、悬臂定长前进/后退、悬臂定长上升/下降以及弯短管时的手动弯模。
设备的自动流程分a模式和b模式，分别对应下面的a流程和b流程，流程之间的切换通过人机来完成。见图2、图3，在具体实施中，plc为主控制器，用来控制流程的选择和跳转等，同时通过plc给pm命令，以完成pm所担负的工作。
图2 弯模a模式流程图
图3 弯模b模式流程图
4.3 渐开线坐标计算
由于20pm自身不支持渐开线方式的插补功能，所以在具体实施中，将渐开线按照弯曲的角度分成多点，通过人机计算出每点的坐标，后pm通过做直线插补来实现用户要求的功能。当时给出的具体渐开线方程：
x=(r+h)×sinα+(l-α×r)×cosα
y=r-(r+h)×cosα+(l-α×r)×sinα
其中l，r，h都为常量，可以通过人机设定。
在计算时，为了预防编写的宏指令对人机的执行速度造成影响，通过画面cycle宏来实现坐标的计算，这样就不会影响到人机其它页面的操作速度。下面是编写的宏指令：
bmov($88, (2@d664), 2)
bmov($90, (2@d144), 2)
## x=(r+h)*sinθ+(l-r*θ)cosθ
## y=r-(r+h)*cosθ+(l-r*θ)sinθ
#初始化运算
if $58 <= $m56 (signed dw)
$112 = sin($58) (signed dw)
$116 = cos($58) (signed dw)
$66 = fcnv($58) (signed dw)
$60 = fcnv($m50) (signed dw)
$62 = fcnv($m52) (signed dw)
$64 = fcnv($m54) (signed dw)
$120 = fdiv($66, 180.0) (signed dw)
$124 = fmul($120, 3.14) (signed dw)
$128 = fmul($124, $62) (signed dw)
##r+h
$108 = fadd($62, $64) (signed dw)
##l-r*θ
$132 = fsub($60, $128) (signed dw)
##(r+h)*sinθ
$136 = fmul($108, $112) (signed dw)
##(l-r*θ)cosθ
$140 = fmul($132, $116) (signed dw)
##(r+h)*cosθ
$144 = fmul($108, $116) (signed dw)
##(l-r*θ)sinθ
$148 = fmul($132, $112) (signed dw)
##开始计算
## x
$152 = fadd($136, $140) (signed dw)
## y
$156 = fsub($62, $144) (signed dw)
$160 = fadd($156, $148) (signed dw)
##角度自加一
$58 = $58 + 1 (signed dw)
##转成整数并存储
$164 = icnv($152) (signed dw)
$168 = icnv($160) (signed dw)
$170 = $88 - $164 (signed dw)
$172 = $90 - $168 (signed dw)
*$200 = $170 (signed dw)
*$900 = $172 (signed dw)
$200 = $200 + 2 (dw)
$900 = $900 + 2 (dw)
elseif $58 < 120 (signed dw)
$58 = $58 + 1 (signed dw)
*$200 = 400 (signed dw)
*$900 = 400 (signed dw)
$200 = $200 + 2 (dw)
$900 = $900 + 2 (dw)
else
##赋值给pm，并重新初始化
bmov((2@d3000), $500, 240)
bmov((2@d3600), $1000, 240)
$58 = 0 (dw)
$200 = 500 (dw)
$900 = 1000 (dw)
setb $50.0
endif
end
5 结束语
台达pm20运动控制器在执行圆弧插补以及执行连续性的动作流程方面更接近于数控系统，有着plc所不能比拟的优势，尽管在执行程序流程的灵活性方面，和plc还是有一定的距离。
用管材制造的弯曲零件，无论是平面弯曲件，还是空间弯曲件，除大量应用于气体、液体的输送管路外，在金属结构中的应用也十分广泛。因此管材弯曲成形工艺是备受关注并得到迅速发展的重要领域，开展这方面的研究工作，具有十分重要的意义