黃觀連

（福建藍建集團有限公司設備部高級經理，福建 福州 350000）

印制電路板（PCB）制程中電鍍是一個關鍵工藝流程，主要有化學鍍銅、金，電鍍銅、錫、鎳、金等。其目的是使孔金屬化、加厚銅及保護鍍層，以確保PCB的導電性、可焊性、防護性。生產過程中電鍍液的化學配比及反應，對PCB產品質量有著較大影響，需要對鍍液溫度進行精準控制。

在電鍍設備中，電鍍槽的加熱系統(tǒng)，包含加熱器、溫控器、液位開關、溫度傳感器導線以及端子等。行業(yè)周知，由于使用了大量的加熱器，時常有PCB廠因電鍍加熱發(fā)生火災。其主要原因，在于電鍍設備運行環(huán)境惡劣，天車走動與搖擺干擾，零部件可靠性，液位流失等因素，導致溫度控制系統(tǒng)失控引發(fā)火災，對企業(yè)的人身安全和財產安全構成巨大風險。

根據對PCB制程設備多年的維修管理經驗，本文研究了一種對PCB電鍍槽加熱裝置的改進和超溫報警技術，提升電鍍設備的安全性，可有效降低電鍍槽加熱裝置故障引發(fā)的火災風險。

1 PCB電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)的通用設計及安全隱患

傳統(tǒng)電鍍槽加熱裝置的溫度控制電路（見圖1所示），如沉銅29#中和缸，由一組相應的斷路器C29H、接觸器MC29H，加熱器，溫控器TH10，溫度傳感器PT100，液位開關，控制開關（觸摸屏控制）、配線以及端子組成；加熱器一般使用石英加熱器、不銹鋼加熱和鈦加熱器。

圖1 電鍍槽加熱裝置溫度控制電路圖

2 PCB電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)易發(fā)故障及技術改進

2.1 長期使用過程中老化故障

由于電鍍生產使用的藥水有一定的腐蝕性，環(huán)境濕度大，電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)在使用過程中容易發(fā)生線路老化、接線端子受潮、控制器接觸不良等故障情況引發(fā)電器或電路短路火災。

技術改進方法如下。

（1）每半月定期對電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)線路進行檢查，發(fā)現有線路老化或破損現象及時更換或修復；

（2）加熱棒的接線端子采用30A質量較好的阻燃材質端子，加熱棒供電線路端子與控制信號端子需要隔離安裝；

（3）主電路的斷路器更換為更可靠的漏電保護開關，如西門子5SV4346系列。

2.2 溫度傳感器故障

PCB電鍍槽內溫度傳感器在設備運行中，傳感器固定裝置容易發(fā)生刮碰而脫離監(jiān)測位置，無法準確反饋電鍍槽內溫度信號使槽內加熱溫度失控引發(fā)火災。

技術改進方法：改造溫度傳感器固定裝置（見圖2所示），提高設備的可靠性，防止碰撞脫離固定位。

圖2 溫度傳感器與液位開關一體固定安裝圖

2.3 電鍍槽內液位開關故障

PCB電鍍槽內可能發(fā)生液位開關短路，無法有效監(jiān)測電鍍槽內液位，一旦槽內液位低于加熱液位，控制系統(tǒng)因接收到錯誤的液位反饋信號，電鍍槽內加熱器持續(xù)加熱工作，其產生的高溫將使PP材質電鍍槽著火，引發(fā)難以撲滅的化工火災。

技術改進方法如下。

（1）目前市面上的液位開關質量參差不齊，因其使用環(huán)境惡劣，需要選擇耐腐蝕質量可靠的液位開關，降低出現短路故障。

（2）設計液位開關與溫度探頭作為一體固定裝置，提高了防撞擊可靠性，避免液位開關和溫度探頭輕易被掛籃等物件掛碰脫離固定位。

（3）增加一組液位開關WR12，與原液位開關WR11進行電路串聯（見圖3所示），起到雙重保護作用。在一個安全排查周期內，當其中一個液位開關內部短路后，另外一個還能起到保護作用，降低故障風險。

圖3 電路串聯圖

2.4 超溫報警保護

設計一種電鍍槽超溫報警裝置（見圖4所示），利用原有溫控器 OMRON/E5CZ警報冗余功能AL2（SET：5 ℃），增加一組超溫報警控制電路。

圖4 電鍍槽超溫報警裝置構造圖

工作原理：溫度傳感器固定設置于電鍍槽槽壁上，沒于槽液之下，溫度傳感器PT1000與溫控器連接，用于接收控制槽槽液溫度，溫控器的A L 2 警報輸出功能用于實現超溫保護。

圖3為29#缸部分電路圖，控制信號來自分母線6（220Vac），分三部分，具體如下。

（1）分母線6→給溫控器供電-→溫控器開始工作；

（2）分母線6→給PLC輸出模塊公共端供電→觸摸屏按鈕、液位信號10010與內部程序→控制PLC相應I/O→輸出11010→經溫控器加持→控制加熱接觸器通斷，實現加熱控制。當低于設置溫度→1、2接通→接觸器吸合→加熱器開始加熱→溫度達到設置溫度→1、2斷開→停止加熱

（3）圖3中下部部分為改進后超溫警報電路：

①啟動：分母線6→1A保險絲→與常閉復位開關串聯→接入各個溫控器的警報控制公共端8。當所有溫控器的其中一個接收溫度超過設置溫度5℃時（AL2設為5 ℃）→溫控器的8、6接通→超溫繼電器KA吸合→KA自鎖保持→驅動聲光報警器。

②停止： 當所有溫控器低于設置溫度5℃后→AL2的8、6斷開-→按下復位按鈕→KA復位-→聲光報警器停止工作。

此電路設計模擬電鍍槽出現液位低于安全液位、液位開關失靈、接觸器卡住等狀況，所導致的加熱失控后超溫或起火。通過并聯設計，只要有一個鍍槽（1～N）超過AL2溫度，對應的溫控器馬上輸出一個觸發(fā)信號，經過隔離二極管后驅動超溫自鎖繼電器KA吸合，并通過KA的輔助觸點實現自鎖保持，驅動聲光報警器持續(xù)發(fā)出提醒警報，（保留控制天車功能）。直到現場人員確認并排除故障和隱患后，手動按專用的復位按鈕，才能被允許復位，復位后解除聲光報警器警報，重新進入待命狀態(tài)。

3 結語

該技術方案能夠及時有效監(jiān)控電鍍槽槽壁的溫度，預防電鍍槽因加熱失控引發(fā)火災，提升了電鍍槽加熱裝置的安全性。本裝置已申請實用新型專利，專利號：電鍍槽超溫報警裝置，2020，1 ，1351083.0。

我公司電鍍生產線設備經過按上述方案進行技術改造，同時在設備安全管理上加強員工的定期安全生產培訓，并制定開機安全確認和留人值守制度；定期對液位開關、控制線路等部分進行安全測試和檢查。

通過兩年跟蹤對比，經過上述改進的電鍍槽加熱裝置運作更加安全可靠，未出現過干燒引起的起火事件，可為同行對設備安全管理和技術研究提供借鑒。