菅衛(wèi)娟等

摘 要：在電子專用設(shè)備的研制與開發(fā)中電氣控制占有不可或缺的重要地位，電氣控制設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相輔相成，缺一不可，有好的硬件設(shè)計(jì)才能讓軟件設(shè)計(jì)事半功倍。以QBD-100B為例，從多方面闡述設(shè)備中的電氣控制設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電氣控制；軟件；硬件

由于手機(jī)朝多媒體、大屏幕等功能發(fā)展，觸摸屏的應(yīng)用越來越廣泛，其中電容屏更成為了市場主流，相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)都在不斷地更新，自動化生產(chǎn)設(shè)備自然也成了這個(gè)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。

1 概述

QBD-100B全自動FOF邦定機(jī)生產(chǎn)線是一種用于將FPC（柔性電路板）與FILM之間建立穩(wěn)定的機(jī)械和電氣連接的生產(chǎn)設(shè)備，其主要用于單層FILM（觸摸屏）的生產(chǎn)之中。QBD-100B FOF全自動邦定機(jī)的主要完成功能有：自動上料、FILM視覺自動定位、ACF預(yù)貼、FILM與FPC視覺自動對位、預(yù)壓、主壓、自動下料至傳送帶。其優(yōu)點(diǎn)是自動化程度高、占凈房面積小、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和所需凈房操作人員少。

2 提出問題

完成整個(gè)工作流程及功能除了需要機(jī)械設(shè)計(jì)以外，電氣控制的整體設(shè)計(jì)也是重要組成部分。

硬件設(shè)計(jì)及選型

針對要實(shí)現(xiàn)的功能，電氣控制設(shè)計(jì)需要從各方面進(jìn)行考量，包括建立控制框架，硬件選型及布局設(shè)計(jì)，開發(fā)周期及成本等，最終結(jié)合軟件編程來完成。

2.1 確定控制系統(tǒng)

結(jié)合設(shè)備布局圖，確定設(shè)備工作流程以及制定電氣控制系統(tǒng)

2.1.1 設(shè)備整體布局

根據(jù)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)的功能以及客戶的要求，機(jī)械設(shè)備布局圖如圖1所示

2.1.2 工作流程

在了解設(shè)備布局圖的基礎(chǔ)上，確定設(shè)備的工作流程：自動上料（料盒）------機(jī)械手將FILM移至定位臺------初定位------移至ACF平臺------ACF預(yù)貼（帶貼附檢測）------FILM移至預(yù)壓工作臺------FPC定位移至預(yù)壓頭位------視覺自動對位------機(jī)械手將已預(yù)壓好FPC的FILM移至緩沖臺------機(jī)械手將FILM移至主壓平臺1------主壓1------機(jī)械手將FILM移至主壓平臺2------主壓2------機(jī)械手將FILM移至下料傳送帶。

2.1.3 控制系統(tǒng)

有了整機(jī)布局和工作流程，我們就可以確定電氣控制系統(tǒng)了。采用中型PLC和觸摸屏組成人機(jī)交互的控制系統(tǒng)，由于設(shè)備較大，為方便操作，在設(shè)備前后操作面各安裝一個(gè)觸摸屏，通過觸摸屏可以對上料部件，ACF部件、預(yù)壓部件，主壓部件，各運(yùn)動平臺，各定位平臺，搬運(yùn)機(jī)械手，下料皮帶等運(yùn)動部件進(jìn)行調(diào)試。在運(yùn)行模式下，設(shè)備自動上料，通過機(jī)械手1搬送到定位臺進(jìn)行初定位，再由機(jī)械手2搬送至ACF平臺，貼附ACF帶并檢測，由機(jī)械手3搬運(yùn)至預(yù)壓工作臺，F(xiàn)PC上料區(qū)上料再由FPC搬運(yùn)臺搬運(yùn)到預(yù)壓頭下，壓頭吸附FPC與預(yù)壓定位平臺的菲林通過圖像系統(tǒng)進(jìn)行對位壓接，然后由各個(gè)機(jī)械手搬運(yùn)進(jìn)行主壓，直至主壓完成，搬送至下料皮帶，完成整個(gè)生產(chǎn)過程。

2.2 各硬件選型

2.2.1 控制部分

（1）可編程控制器：考慮到模塊化安裝，擴(kuò)展性好，處理能力高速，控制特性穩(wěn)定，體積精巧，支持大容量擴(kuò)展，功能模塊豐富，并且考慮到軟件開發(fā)周期以及程序的沿襲性，選用橫河可編程控制器。

（2）觸摸屏：采用臺灣屏通品牌，易于與PLC配套，性價(jià)比好。

（3）溫控儀：采用山武（Azbil）的溫控儀來控制各壓頭的溫度，易于操作，性價(jià)比高。

2.2.2 伺服系統(tǒng)

由于設(shè)備大、控制軸數(shù)多且每個(gè)軸需要設(shè)置多個(gè)驅(qū)動器參數(shù)，通常用的簡易型伺服驅(qū)動器在線路連接上需要做大量工作，由于中間環(huán)節(jié)太多容易造成線路不穩(wěn)定，故障概率大。另外，做多臺設(shè)備時(shí)，普通驅(qū)動器參數(shù)需要每臺每個(gè)驅(qū)動器都設(shè)置一次，比較繁瑣且耗時(shí)較長，而選用帶通訊接口的伺服驅(qū)動器接線簡單，不僅可以讀取驅(qū)動器里的參數(shù)便于程序控制，而且設(shè)置參數(shù)時(shí)只需將讀取后所保存的參數(shù)直接下載到相應(yīng)軸號的驅(qū)動器即可。我們選用安川通訊型∑∨系列伺服電機(jī)。

2.2.3 加熱控制部分

本設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)根據(jù)具體要求采用恒溫控制，根據(jù)以前邦定設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)選用性價(jià)比較高的溫控儀+熱電偶控制加熱棒加熱來實(shí)現(xiàn)壓頭及平臺溫度的調(diào)節(jié)。

2.2.4 圖象對位系統(tǒng)

對位系統(tǒng)用于與菲林的初定為，預(yù)壓處FPC定位以及FPC與菲林的對位，有mark點(diǎn)?？紤]到檢測內(nèi)容、檢測精度和工作距離，我們選用一套單平臺和一套雙平臺的FAST圖像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，都采用1/3”的相機(jī)，鏡頭都用物距位65cm（放大倍數(shù)不同，菲林定位用0.5倍，F(xiàn)PC定位用0.8倍，預(yù)壓對位處用2.0倍），均采用從上往下拍照的方式對位?？紤]到還有ACF貼附檢測的圖像系統(tǒng)，我們采用兩個(gè)顯示器來顯示圖像對位情況。

2.3 配電及布局

由于設(shè)備總功率比較大，我們采用交流三相380V 50Hz電源進(jìn)行控制。此外，要考慮設(shè)備走線的外觀，IO分配，各電器元件的干擾問題，設(shè)備后期維護(hù)等因素，來達(dá)到硬件合理布局的效果。

3 軟件設(shè)計(jì)

QBD-100B的軟件系統(tǒng)應(yīng)用可編程控制器（PLC）梯形圖開發(fā)，通過觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，從界面上操作整個(gè)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種功能。為方便調(diào)試，編程時(shí)本機(jī)采用模塊化編程，按照設(shè)備各部分的功能主要分成圖像、上下料、ACF、預(yù)壓、主壓、傳送幾大部分。根據(jù)工藝需要和方便調(diào)試編制了各個(gè)獨(dú)立的單元模塊，增加了可操作性，例如溫度測試、壓力測試、測試等測試單元。程序內(nèi)伺服軸各種運(yùn)動方式及產(chǎn)品型號選擇均做成模塊形式，以增加程序的可讀性和可移植性。軟件功能框圖如圖3所示

4 結(jié)語

自動化設(shè)備的電氣控制設(shè)計(jì)中硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是不可分割的整體，隨著電子專用設(shè)備自動化產(chǎn)品的不斷發(fā)展和升級，對電氣控制方面會有更高的要求。我國的國產(chǎn)高端自動化產(chǎn)品與國外先進(jìn)產(chǎn)品存在較大差距，要想縮小這種差距，必須走自主研發(fā)創(chuàng)新之路，在技術(shù)研發(fā)同時(shí)，還要注意理論探究和運(yùn)用，努力提高和擴(kuò)大綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用深度和廣度。

參考文獻(xiàn)：

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