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相关设备和行业：吹塑机、吸塑机、注塑机、滚塑成型机、热成型机、压延机
1、引言：
塑胶设备作为加工行业量大的设备之一，因其对温控、伺服、液压等方面的要求较高，长期以来，国内的厂商都只能生产中低端的设备。
深圳市德天奥科技有限公司集多年技术开发经验为各设备厂商提供塑胶机械的 PLC和完整的自控解决方案，大力提升塑胶厂商自控的档次和技术水准。下面我们以吸塑机讲述V80 的应用。
2、吹塑机技术：
吹瓶机的示意图如下：
这是一台注塑吹塑成型机，相对于其它的挤出吹塑成型机在精度和光洁度各方面都要好很多。
该系统分为型坯注塑和吹塑成型两部分，大多采用液压和气动，后一部分可以采用伺服阀，保证壁厚的均匀。系统上装有两套电子尺进行反馈和控制。
在该产品中比较复杂的是在于型坯壁厚是不是均匀可控，因参数和程序量比较大目前相当多的厂商选用中型PLC 进行控制，使成本居高不下。
3、德天奥科技的吹塑成型机解决方案：
德天奥科技公司针对前面提到的各种问题，提出了一个更为优胜的方案：
一方面德天奥科技公司的 V80小型PLC有 48K 步的程序空间和 48K 的变量空间，使大程序的运行成为可能，另一方面 V80 的智能扩展模块本身带有 CPU芯片，极大的分担了 CPU模块的工作，使系统的运行更加快捷和稳定。
上图前面的是 CPU 模块M40DT-DC，它带有两个通信口，一个 RS232 口可以在线编程，或者接 DTO 触摸屏，另一个 RS485口可以用于与变频器或者其它仪表的通信。
第二个模块是E8AD2，是电压输入模块，采集电子尺送过来的电压信号，用于液压和伺服的定位闭环控制。
后面带有 E5THM是热电偶模块，但该模块不但带 5 路热电偶信号，还带 5 路 PWM信号输出，更重要的是 E5THM 模块内本身带有 CPU芯片，并内带 PID 算法，也就是说 E5THM模块本身就是一个 5 路的温控仪表，CPU 模块在上电设置好参数后，E5THM模块就可以自行控制固态继电器的通断，从而控制温度的稳定。
后面的 E4DA2输出的电压信号经变送器变为±10V 的信号供伺服控制用，用户也可以选用本体 CPU 模块上带的 50K高速脉冲输出来驱动伺服电机，这样在精度上可以更有保证。 该方案的特点于下：
1、功能强，精度高
带温控功能的热电偶模块：
不光V80的CPU模块带有PID算法，扩展的E5THM模块也带有PID算法，E5THM带有5 路热电偶输入和 5路晶体管输出，可以在一个模块内完成所有的温度控制工作。从而保证温控的精度和响应速度更高，可以轻松满足±1℃的要求。
E5THM模块支持B、E、J、K、R、S、T7 种热电偶信号，满足各种不同设备的要求。 功能强大的 CPU 模块：
M40DT 模块是 24路数字量输入和 16路晶体管输出的 CPU 模块，本身带有两个通信口，一个 RS232 和一个 RS485，内部带 MODBUS主从通信协议和 FREE 通信协议，可以与各种HMI或者各种组态软件通信，目前德天奥科技为各吹塑成型机厂商提供的通信协议库文件也使各厂商自行开发上位机软件提供了相当多的便利。
M40DT 内带FLASH存储器，可以将各种参数存储在本地，还带有掉电保持的 RAM 芯片可以保证使用的可靠性和便利。
M40DT高速的运算速度和完备的数学运算能力更使其在需要大更通信和模拟量处理的环境从容应对。
2、可靠性高，抗干扰能力强
整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余，V80系列产品都通过了 CE 认证，也为用户产品的出口打下了良好的基础。
3、
一方面因为热电偶模块的整合，使整个系统的点数需求减至少，另一方面德天奥科技作为国内厂商，在人力成本和品牌成本方面有进口产品的优势，该方案相对于使用其它PLC 或者工控机加板卡的方案，性价比更高。
PS版冲版机可使已曝光的广告艺术用PS版及工业用PS版（阳图版、阴图版）快速完成显影、水洗、上胶、烘干。
传统PS版冲版机的控制系统，使用PWM控制显影电机速度和毛刷速度，这种控制方式存在电压波动大、速度不稳定、显影时间不能jingque的调整，只能以5秒为单位进行调整。
矩形科技M20MAD控制器采用模拟量电压输出精度12位，能非常jingque控制冲版机的显影时间，可以控制显影时间的误差在1秒之内，并且电机控制平稳，解决了传统方式中的电机波动的问题。采用12精度的AD来测算温度，实现温度的jingque测量。
二、M20MAD控制器的特点
M20MAD模块是一款在本体上自带模拟量的混合型控制器，设计灵活，可以根据用户要求进行修改和裁减，适合不同应用场合，标准配置如下：
1、6通道12位分辨率的单端（电压/电流可选）输入通道，其中三路可接PT100热电阻或者10K NTC热敏电阻。
2、2通道12位分辨率的DA输出（电压/电流可选）,标准型是AO1输出4-20mA电流、AO2输出0-10V电压。
3、7点继电器输出
4、5点开关量输入（5路都可以用于软高速计数，频率10K以内）
5、通信口RS232
6、自带实时时钟
7、自带电池，实现数据的掉电保持功能
8、自带FLASH，保存程序及参数
9、直流24V供电/交流供电可选
根据用户的不同需要，对配置进行修改，可选配置如下：
1、3通道（通道1－通道3）热电阻输入（10K NTC热敏电阻以及PT100类型可选）；
2、通信口RS485可选；RS485通信口可根据需要（接到A+、B-）外接一个120欧姆的终端电阻；若接成上、下拉电阻则相应回路的继电器DO6、DO7不能使用。
三、PS版冲版工艺流程
四、M20MAD应用于冲版机输入信号定义
1、PS版进版感应传感器
2、二次水洗控制按钮
3、传动马达走版计数
4、显影温度热电阻输入（10K负温度热电阻）
5、烘干温度热电阻输入（10K负温度热电阻）
五、M20MAD应用于冲版机输出信号定义
1、显影循环泵
2、蜂鸣器报警
3、风机和水洗阀
4、补液
5、显影加热
6、烘干加热
7、传动马达调速（0-10V输出）
8、毛刷马达调速（0-10V输出）
六、M20MAD控制器接线图
作为奇瑞公司的技术亮点之一，激光钎焊技术在奇瑞公司A5系列车型焊装生产线上的应用提高了工作效率，降低了生产成本，实现了完美的车身焊接外观质量。
激光焊接优势显著
在汽车制造业中，电阻点焊是常用的焊接方法，但其工艺存在焊接飞溅大、电极头使用寿命短、缝接搭边量较大等难以解决的问题，而CO2焊、MIG焊、铜钎焊等焊接方法受电流电压的影响很大，稳定性难以得到可靠保证。
近年来，激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车制造等领域。
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。在实际工程应用中，其优点主要表现在以下几个方面：
（1）激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，可焊接一些高熔点、高强度的合金材料；
（2）自动化程度高，焊接速度快，功效高，可方便地进行任何复杂形状的焊接；
（3）热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理；
（4）激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换；
（5）生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益良好。
当然，与传统的焊接方法相比，激光焊接设备昂贵，一次性投资较大，技术要求也很高，目前在我国工业中的应用还相当有限，但生产效率高和易实现自动控制等显著特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造，我公司就已经在A5系列车型的焊装生产线上采用了激光焊接技术，其成功应用已经显现出它的特点和优势。
焊接工艺
这里以我公司A5系列车型行李箱盖外板分总成激光钎焊工艺为例介绍激光焊接的优势和价值。
A5系列车型的车身焊接板件采用的是冷轧低碳钢板（厚0.8～1mm），钎焊焊丝采用φ1.2mm的硅青铜合金焊丝（CuSi3）。
主要焊接工艺过程是：激光发生器发出的聚焦光束照射在焊丝表面上，使焊丝受热充分熔化形成高温金属熔体，熔体流入下面板件之间的缝中，在合适的激光加热条件下，熔体与板件间可以形成良好的冶金结合钎焊层，实现良好的连接，而板件本身则不会被激光的高温严重熔蚀损伤。工艺原理如图1所示。
图1 板件的激光钎焊
激光钎焊系统的组成
我公司采用的激光钎焊系统由主控PLC、激光焊接机器人、工装夹具、激监控系统、激光发生器、循环水冷却器和送丝机构等组成（见图2），其中主控PLC负责与激光焊接机器人、工装夹具之间的通信及协调配合及整个系统的安全保护，机器人则主控激光发生器、循环水冷却器、送丝机构之间的通信、协同工作。
图2 激光钎焊系统的组成
（1）主控PLC
本系统的主控PLC采用SIEMENS-S7-300，CPU为315-2DP。S7-300是模块化中小型PLC系统，它能满足中等性能要求的应用，特点是模块化，易于实现分布控制，易于用户掌握，当控制任务增加时可自由扩展。
（2）激光焊接机器人
该系统采用FANUC-M710i工业机器人，控制柜型号为R-J3Ib，采用了新一代的交流伺服电机和基于32位微处理器的智能控制器。内置sealingtools工具函数，可根据机械人的运行速度实时调节激光的功率和送丝速度。拥有RS232、ModelA/B、ProcessI/O及Profibus等通信接口。
（3）工装夹具
夹具系统由日本FUJI公司开发，通过主控PLC控制，具有足够的装配、焊接空间，不影响焊接操作和工艺质量观察，不妨碍焊件的装卸，具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。定位元件和夹紧机构均选用通用化、标准化的零部件。激光焊接机器人及工装夹具见图3。
图3 激光焊接机器人及工装夹具
（4）激光发生器
采用德国TRUMPF公司的型号为HL3006D的Nd:YAG激光发生器（见图4），由YAG晶体工作物质、灯泵浦源和谐振腔组成，大输出功率为3kW，额定输入功率为98kW。在实际应用中，激光的能量一部分用于熔化焊丝，一部分用于预热工件，保证熔融的焊丝在母材上有较好的铺展性从而形成均匀美观的焊缝。
图4 激光发生器
（5）循环水冷却器
采用日本ORION的循环水冷却器，对激光发生器进行冷却。采用三循环冷却方式：工业循环水冷却纯净水、纯净水冷却纯水、纯水冷却激光发生器，保证激光发生器系统的温度控制在180℃左右。
（6）送丝机构
该机构作为激光机器人的从站，主要与激光机器人有三个数字量和一个模拟量的信号通信，分别位于送丝装置的CON5接口、CON7接口和CON2接口内。
工程应用
在激光焊接填丝的环节，厂家推荐的理论参数是焦点位于焊丝表面上方2mm处，使80%的光束照射在焊丝上，20％的光束照射于附近板件上，但实际的系统应用过程中却出现了一些问题，我们及时进行了调整和反复试验，终将激光的焦点定于工件上方12mm处，焊丝紧贴板件送入，工件上的光斑直径约为3mm，焊丝直径为1.2mm。由于光斑的直径约为3mm，钎料的铺展范围被约束在大约3mm的宽度。考虑到实际的焊接速度和焊缝需要敷熔钎料的填充量，合适的送丝速度匹配合适的激光功率和光斑直径是非常必要的。
综合生产实际情况，较大的功率可以配合较大送丝速度进行焊接，但较大的热输入会导致板件拐点出现严重的变形，影响A5系列车型行李箱盖外板的表面质量。在工件本身刚度较差的情况下只有通过减小热输入来控制工件的变形。较小的热输入量必然要配合较低的送丝速度，造成的后果是过少的敷熔钎料和不充分的板件预热，这样会直接导致焊缝的不完整和较差的成形。这一问题经过设备厂家和我公司技术人员多番调试，终于成功试验出一套合理的焊接参数，在焊丝与板件接触处钎料铺展充分，焊缝成形均匀且美观牢固，满足了终的外观质量要求。不同参数下的实际焊接效果如表所示。
表 不同参数下的实际焊接效果
结束语
激光钎焊是常规激光焊接工艺的扩展，它可以降低激光焊接对接头装夹精度、激光功率、激光聚焦性能的严格要求，在改善焊缝冶金性能、实现异种材料焊接等方面也有很大应用空间，还可结合工业机器人组成柔性化焊接单元，更有利于全位置焊缝的焊接。
汽车工业的快速发展要求汽车生产厂家在提高产量的提高制造质量，汽车厂的主要生产线都在逐渐向全自动化的方向发展，车身焊装生产线也不例外。激光焊接技术的应用正迎合了这种发展需求，不仅实现了自动化，使生产效率大幅提高，达到了很高的焊接质量，实现了完美的车身外观，对汽车工业的品牌提升也发挥着重要的作用