洛 春，姜惠惠，郎新星

(中國電子科技團公司第二研究所，山西 太原 030024)

液晶顯示技術(shù)近年來在我國各個領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，已成為我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活中必不可少的一項技術(shù)。近幾年來，我國已經(jīng)有很多設(shè)備生產(chǎn)廠家設(shè)計研發(fā)出液晶顯示器生產(chǎn)線的部分設(shè)備，并廣泛應(yīng)用在液晶生產(chǎn)線上。偏光片除泡機作為LCD生產(chǎn)后工序的關(guān)鍵設(shè)備之一，在一定程度上決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低。針對LCD的發(fā)展及生產(chǎn)廠家對除泡設(shè)備的要求，我們新研制開發(fā)了新型的具有多段除泡工藝的偏光片除泡機，各項指標均達到了客戶的要求，設(shè)備性能穩(wěn)定可靠。目前，該設(shè)備已入生產(chǎn)近1年，運行良好。

1 工作原理

偏光片貼附到液晶玻盒表面上時，在兩表面之間會不同程度的殘留一定數(shù)量的微小氣泡，有些氣泡甚至是肉眼難以發(fā)覺的。如果不將這些殘留氣體排出，當光線通過這些微小氣泡時，會不同程度地影響顯示器件的顯示清晰度及亮度，尤其對于大型的TFT液晶顯示器件這樣的缺陷是不允許的。

為了解決上述問題，除泡機應(yīng)運而生。我們將貼附了偏光片的顯示器件裝入籃具放置在設(shè)備內(nèi)部的工件架上。對其施加一定的溫度和壓力，一段時間以后就會將殘留的氣泡消除干凈，提高液晶顯示器件的顯示效果。

2 傳統(tǒng)除泡機介紹

偏光片除泡機是LCD(Liquid Crystall Display)生產(chǎn)線上的后處理設(shè)備，用于排除液晶盒玻璃與偏光片之間殘存的氣體。

傳統(tǒng)除泡機的溫度控制部分由溫控儀、固態(tài)繼電器及測溫傳感器組成。通過在溫控儀上設(shè)置工作溫度、極限溫度，以實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝中對溫度的要求。因為是壓力容器，所以壓力用數(shù)顯式壓力開關(guān)和磁助式電接點壓力表實現(xiàn)雙重保護，確保工作壓力和極限壓力的設(shè)定，保證設(shè)備運行中安全可靠。當達到工作溫度、工作壓力值時，計時器開始計時，計時時間到，然后排氣，整個工作周期結(jié)束。

在除泡工藝中，溫度的主要作用是將偏光片和貼附偏光片時采用的粘合劑軟化，使氣泡更容易在其內(nèi)部流動，溫度參數(shù)的設(shè)置也需要考慮偏光片本身的耐熱性及偏光片保護膜的耐熱性，如果溫度參數(shù)不合適將嚴重影響除泡效果。溫度的設(shè)定至關(guān)重要，但是，傳統(tǒng)除泡機的局限性在于，它只能設(shè)定一組工作溫度、工作壓力、計時時間，無法適應(yīng)不同材質(zhì)不同大小的液晶顯示器所需的溫度參數(shù)，也就無法實現(xiàn)現(xiàn)代工藝中可能用到的溫度、壓力分段控制。見圖1。

3 新一代除泡機設(shè)計的技術(shù)優(yōu)勢

隨著液晶行業(yè)的不斷發(fā)展，液晶的工藝流程也在不斷改進，對液晶的產(chǎn)品品質(zhì)要求越來越高。有些產(chǎn)品需要分階段利用不同的溫度、壓力，反復(fù)多次除泡才能達到理想效果。

圖1 除泡工藝框圖

PLC在目前的工業(yè)控制方面運用比較廣泛，在用戶提出更改工藝流程時，工程師往往不需要到現(xiàn)場，通過郵件、電話就可以指導(dǎo)用戶完成工藝流程的更改。同樣，隨著科技進步，觸摸屏也越來越多的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，以其便捷的操作，一目了然的界面，受到越來越多客戶的青睞。所以，為了滿足用戶的更高要求，占領(lǐng)更廣泛的市場，PLC和觸摸屏的使用尤為重要。用觸摸屏代替按鈕、儀表，與傳統(tǒng)儀表相比，操作更簡單、視覺更清晰。

觸摸屏與PLC進行連接時，其實使用的是PLC的內(nèi)存，(觸摸屏也有少量內(nèi)存，僅用于存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)，即畫面，控件，等)，觸摸屏與PLC通訊一般是主/從關(guān)系，即觸摸屏從PLC中讀取數(shù)據(jù)，進行判斷后再顯示，觸摸屏與PLC通訊是一般不需要單獨的通訊模塊，PLC上一般都集成了與觸摸屏通訊的端口，不過這取決于觸摸屏和PLC的型號，具體可以等觸摸屏和PLC型號選定后，再查響應(yīng)的資料即可解決。

觸摸屏與PLC之間的通訊沒任何難度。同時觸摸屏與PLC連接的主要結(jié)果是省略了按鈕、指示燈等硬件。PLC不需要任何單獨的功能模塊，只要在PLC控制程序上，做上內(nèi)部按鈕(中間位M)，觸摸屏上組態(tài)的觸摸按鈕與該中間位對應(yīng)就可以了。這只是觸摸屏與PLC連接的最基本的應(yīng)用，其實利用觸摸屏可以實現(xiàn)很多按鈕無法實現(xiàn)的功能，可以省掉某些儀表，如：計時器、壓力開關(guān)、溫控儀等。

這些先進的電子技術(shù)為我們除泡機的更新提供了極其便利的外部條件。為了持續(xù)滿足客戶需求，就要實現(xiàn)多次反復(fù)保溫、保壓及計時的功能。每組的溫度、壓力、計時時間也可以根據(jù)工藝的不同設(shè)定不同的參數(shù)。如果同一臺設(shè)備要生產(chǎn)多種產(chǎn)品，那么參數(shù)就會需要好多組，可以利用觸摸屏的內(nèi)存設(shè)置多組參數(shù)配方，更換產(chǎn)品時，只需要調(diào)用一組參數(shù)即可。這樣可以避免因參數(shù)輸入過多而導(dǎo)致的失誤。

怎樣才能實現(xiàn)溫度、壓力的分段設(shè)置呢？首先要選用有通訊功能的溫控儀，當然選用與PLC同品牌的儀表，利用廠家已提供的通訊通道的設(shè)置，選擇合適的通訊協(xié)議，然后通過編程實現(xiàn)所需功能，這樣做在軟件編程方面會比較方便。如三菱的Q系列完全可以實現(xiàn)對溫度的控制，但成本比三菱2N系列要高出1萬多。為了在實現(xiàn)溫度控制的同時降低成本，我們選用了三菱2N系列的PLC，但此系列沒有可匹配的控溫模塊。要實現(xiàn)溫度控制，就要選用可通訊的溫控儀，在這里，我們選用的是山武系列的溫控儀，再配上三菱的FX2N-485-BD通訊模塊，與不帶通訊的溫控儀相比總價不超過500元，但卻極大地提升了設(shè)備的自動化集成程度,將常用的參數(shù)設(shè)置在觸摸屏上，不僅方便了用戶操作，也大大增加了設(shè)備的市場競爭力。

壓力的分段設(shè)置則需要用壓力傳感器，加三菱FX2N-2AD模擬輸入模塊實現(xiàn)。FX2N-2AD是將2點模擬輸入(電壓和電流輸入)轉(zhuǎn)換成16位的數(shù)字值，并將此值輸入到可編程控制器中。壓力的實現(xiàn)比較簡單，在這里就不做程序舉例了。緩沖存儲器分配見表1。

表1 緩沖存儲器分配

4 程序?qū)崿F(xiàn)

觸摸屏與PLC的最簡單應(yīng)用當屬計時器。設(shè)置相應(yīng)的計數(shù)器C，寄存器D,當然D有斷電保持和不保持兩種，可以根據(jù)自己的需求設(shè)定不同的D(見圖2)。這里介紹的只是一組計時器的設(shè)置方法，可以根據(jù)需要設(shè)置其他幾組。D202、D201、D200分別代表設(shè)定的小時、分、秒。C13、C12、C11也表示小時、分、秒，為設(shè)備運行時實際顯示的當前分鐘數(shù)。當然如果數(shù)據(jù)有溢出時就要選擇雙字節(jié)寄存器。見圖3。

圖2 D值的不同設(shè)定

實現(xiàn)了計時器的設(shè)置，接下來就要做溫度控制。要實現(xiàn)山武溫控儀與三菱PLC的通訊，首先要編寫通訊協(xié)議。用于RS485的通訊板FX2N-485-BD可連接到FX2N系列可編程控制器的基單元，使用無協(xié)議的數(shù)據(jù)傳送，實現(xiàn)PLC與溫控儀的連接（見圖4），然后選擇溫控儀的CPL通訊協(xié)議，見表2。協(xié)議選定之后設(shè)置PLC的通訊格式D8120，D8120決定了計算機鏈接和無協(xié)議通訊間的通訊設(shè)置，內(nèi)容包括通訊速率、數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗、停止位等。要求與溫控儀通訊格式一致。只有選對了D8120的設(shè)置值才能實現(xiàn)PLC與溫控儀的通訊，在這里D8120設(shè)定值為2F86([MOV 2F86 D8120])，即數(shù)據(jù)長度7位，偶校驗，停止位1位，波特率9600bps，有標題，有終結(jié)符，控制線為無協(xié)議普通模式1，見表3。設(shè)置完畢后，重起PLC電源使設(shè)置有效。

圖3 雙字節(jié)寄存器

圖4 PLC與溫控儀的連接

將表2、表3的參數(shù)設(shè)定完成后，仔細閱讀溫控儀的使用說明，根據(jù)溫控儀不同指令所使用的不同數(shù)值，進行編程。山武溫控儀對應(yīng)的SP(目標值)、PV的RAM地址的十六進制表示為：238E、238D。在程序中則要轉(zhuǎn)化成ASCII碼，如PV的程序表示為：[MOV H32 D350]、[MOV H33 D351]、[MOV H38 D352]、[MOV H44 D353]。值得注意的是：參數(shù)的讀、寫不能同時進行，所以一定要將讀、寫時間合理的排序，將讀、寫的地址編入觸摸屏，就實現(xiàn)了溫度在觸摸屏的顯示和設(shè)置。將溫控儀常用的功能集成在觸摸屏上，簡化了溫控儀的操作，面向客戶的只是在工作中需要用到的參數(shù)，同時也可以實現(xiàn)溫度的多段控制，一目了然，簡單易懂。下面程序?qū)崿F(xiàn)的是SP的寫程序，見圖5。

表2 CPL通訊協(xié)議

圖5 程序?qū)崿F(xiàn)示意

表3 數(shù)據(jù)設(shè)置

5 結(jié)論

該程序的改進，更能適應(yīng)多種除泡工藝的需求，已在某廠家正常運行1年，現(xiàn)已逐步投入生產(chǎn)，相信它的市場前景是相當廣闊的。

[1]應(yīng)根裕，胡文波等，平板顯示技術(shù)[M]，北京：人民郵電出版社，2003.