台达机电产品在超声波全自动清洗设备的应用

1 引言
某超声波设备有限公司主要生产应用于电子等行业超声波清洗设备。以前使用的进口品牌的机电产品。因为行业内竞争的日趋激烈，运营成本压力较大，并且原有的控制系统逐渐在安全保护和控制的便利性上越来越不能满足客户的需求，加之在售后服务方面存在很多问题，导致该公司开始寻找新的合作伙伴。台达机电自动化技术平台的多样化、极高的性价比、优质完善的售后服务体系等成为客户的优秀选择。项目经过一个月的时间对其全自动超声波清洗设备开发成功，在其行业里全自动清洗达到行业领先，引起了不小的影响，对台达工控产品在超声波清洗行业的推广打下了良好的基础。

2 系统组成
超声波清洗设备是电子行业必不可少的工艺装备，广泛应用于硅片清洗等工艺环节。本文介绍的全自动超声波清洗系统解决方案基于台达机电一体化自动化技术平台，自动化系统实现了上料、提拉、搬移、下放、下料工艺操作，提高了设备自动化程度和提高了产品的档次。超声波全自动清洗设备由PLC、伺服、机械手、超声波发生器等部分组成，通过PLC对伺服的控制来达到对机械手的高精度控制，使硅片从第一槽一直到第十槽来达到硅片的清洗。超声波全自动清洗设备的台达解决方案自动化系统采用PLC技术。系统由PLC、触摸屏、运动控制等单元集成，系统架构设计参见框图1。

图1 系统架构设计

3 自动化清洗工艺设计
3.1工艺分析
本项目清洗设备由10个清洗槽组成。设计采用两个机械手操作，第一个机械手分管1-8槽，第二个机械手分8-10槽，其中第8槽为公共槽，下放由第一个机械手完成，提拉由第二个机械手完成。具体工艺如下：
第一个清洗篮从上料架提出，放至第一槽，经过1槽工艺时间，篮子从第一槽放至第二槽等待，然后机械手从第二槽位置挪到上料架位置，再提一篮放至第第一槽，接着机械手挪到第二槽位置，把第二槽中的蓝提出放至第三槽，然后退回到第一槽把第一槽中的篮子放至第二槽，在回到上料架，从上料架位置提篮放至第一槽，然后机械手移至第三槽，把篮子从第三槽放到第四槽，然后在第二槽放至第三槽，第一槽放至第二槽，上料架到第一槽，再移至第四槽，第四槽的篮子移至第五槽，然后第三槽到第四槽。。。。。。，以此来推一直到第八槽，然后第二个机械手动作把第八槽移至第九槽，第九槽工艺时间到，然后放到第十槽，同时第一个机械手第7槽放至第八槽，八槽工艺时间到，第八槽放到第九槽，第一个机械手按照前面步骤，一直到上料架放到第一槽，第十槽工艺时间到，第二个机械手把第十槽篮子提出放到下料架，完成一个篮子中硅片的清洗，放好后等待第八槽中篮子的工艺时间，第二个机械手取第八篮放至第九篮……..，第二个机械手与第一个机械手动作逻辑独立，唯一有关系的就是确保第8槽有篮子的时候，第一个机械手不能过去放篮子，同理没有篮子的时候，第二个机械手不能去取篮子，两个机械手不能同时出现在第八篮的上方，否则会出现不可预知的结果，损坏部件。

3.2算法优化设计
可以看出以上如果按平时一般的思路一步一步写的话，会非常的繁琐，如果要一步步写的话，程序量非常的大，而且这只是其中一种模式，如果全都是一步步写的话，估计程序两会大于16K，使之出现EH2程序容量不够写的情况，所以不得不使用更好的思路来写程序。经过考虑采用双循环的思路写程序，外循环为最前面槽的目标位，内循环为当前槽的目标位，这样所有逻辑都是以循环中的目标值来确定，这样程序量大大的减少，程序控制在6000步以内。
（1）正常清洗模式：此模式按前面的工艺处理。
（2）下班处理模式：在正常模式中如果按下下班处理模式，上料架不再上篮，等到第1个篮搬到第二个篮，直接搬第七槽搬到第八槽，以此类推，直到所有篮子全部出槽。
（3）故障处理模式：由于电器或机械出故障发生时，必须有一个故障处理模式，那故障处理首先机械手回到原点位置，然后从第八篮搬到第九篮，然后等待九槽工艺时间，时间到搬第九槽到第十槽，同时第一个机械手第七槽搬到第八槽，然后再调用下班模式，进行故障处理。
（4）数据处理：由于槽的尺寸都是不一样的，那在编写程序时数据处理工作量是很大的，在数据处理时相同的依据就是我双循环的数据。

4 结束语
本项目的技术难点之一就是一些逻辑及数据细节的处理非常的繁琐。通过重点的分析和对应设计，对于程序空间优化给出比较细致的讨论。