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永宏PLC在超声波塑料焊接机上的应用 |
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newmaker |
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介绍了永宏PLC在超声波塑料焊接机上的应用，采用永宏B1z-10MR经济型PLC作为控制器，实现对超声波信号触发及其时间控制，从而取代传统电气控制。
一、引 言
现代社会中，超声波技术广泛应用于电子、机械、医药等行业；如电子行业用超声波清洗机进行产品清洗、用超声波塑料焊接机进行塑料产品焊接；机械行业用超声波金属焊接机进行金属产品焊接、用金属点焊机进行金属产品点焊；科研单位用超声波设备进行探测；医疗事业用超声波设备进行治疗等等。
超声波塑料焊接机主要用于热塑性零件的焊接，还可用于镶嵌、铆接和嵌边等加工。超声波塑料焊接机常见机型如图1-1。
二、硬件设计
2.1 产品配置
本系统控制器选用永宏B1z-10MR,进行超声波信号触发及三段时间控制；控制界面选用永宏U系列触摸屏，进行自动/手动切换、时间设置、报警复位等；从而取代时间继电器（设置时间）及传统电气控制（产品配置如图2-1、产品清单如表2-1）。
图2-1 产品配置
2.2 系统结构
超声波塑料焊接机的系统结构主要由机械系统（机头、声组件）、气压系统（气缸）、电气系统（PLC、超声波发生器等）三大部分组成；系统结构图如图2-2。
图2-2 系统结构图
2.2.1 机械系统
超声波塑料焊接机的机械系统主要由模具、控制面板、控制按钮、工作平台、能量转换等部分组成；设备结构图如图2-3。
图2-3 设备结构图
2.2.2 气压系统
超声波塑料焊接机的气压系统主要由调压阀、电磁阀、气缸等部分组成；气压原理图如图2-4，声组件上下运动原理图如图2-5。
图2-4 气压原理图
图2-5 声组件上下运动原理图
2.2.3 电气系统
超声波塑料焊接机采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对超声波发生器、模具移动气缸等执行单元的控制，完成热塑性零件的焊接、镶嵌、铆接和嵌边等加工工作。超声波塑料焊接机传统电气接线方式如图2-6,PLC接线方式如图2-7，电器柜接线图如图2-8。
图2-6 传统电气连接方式
图2-7 PLC连接方式
图2-8 电气柜接线图
2.3工艺流程
超声波塑料焊接机根据所焊接的塑料零件的不同要求，来选择和设定相应的模具和气压、时间、功率，从而使各种热塑性零件能够进行完美的焊接工作。产品焊接效果如图2-9。
图2-9 产品焊接效果
2.3.1 超声波焊接原理
由发生器产生20KHz（或15KHz)的高压、高频信号；通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及内在分子间的摩擦而使传处到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工作接口迅速溶化，继而填充于接口间的空隙；当振动停止，工件同时在一定的压力下冷却定型，便达成完美的焊接。
2.3.2 超声波焊接条件
超声波作用在焊件接口上，即超声线。相对二个焊接面只有形成异向振动时才能焊接，同向振动时不能焊接；振动条件如图2-10。
图2-10 振动条件
2.3.3 超声波焊接工艺
超声波焊接可以通过对焊接接口形状的设计和对超声波模具的设计，来进行熔接、埋值、铆接、点焊和成型等工作；焊接工艺如图2-11，工艺流程如2-12。
图2-11 焊接工艺
图2-12 工艺流程
三、软件设计
超声波塑料焊接机PLC程序采用永宏WinProladder编写软件进行程序编写；触摸屏控制画面采用永宏UinBuild触摸屏软件进行画面制作。
3.1 控制原理
3.2 PLC I/O点分配
超声波塑料焊接机输入输出点分配如表3-1。表3-1 I/O点分配表
 3.3 程序设计
超声波塑料焊接机控制过程的三个阶段采用永宏步进指令进行编写，指令简单、编写容易；控制程序如图3-1。
图3-1 控制程序
3.4 画面设计
超声波塑料焊接机控制画面使用永宏UinBuild软件进行制作，操作简单、易学易懂；控制画面如图3-2。
图3-2 控制画面
、结束语
超声波焊接是熔接热塑性制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂、粘接剂或其他辅助产品。其优点是增加多倍生产率、降低成本，提高产品质量。同时使用PLC、触摸屏控制来取代传统电气控制，不但简化了电气线路，而且提高了该设备的自动化程度。
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(3/14/2013) |
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