歐陽焰嘯
(湖南金康電路板有限公司,湖南 益陽 413000)
印制電路板(printed circuit board,PCB)生產(chǎn)線中的“無板停機”,是顯影機、顯影蝕刻連退膜(developing etching stripping,DES)線、各工序的前后處理線等水平線上一項省水、省電的功能,如圖1所示。
圖1 人機界面中的無板停機設(shè)置和監(jiān)視畫面
目前,對無板停機功能存在一些誤解:“無板停機”即沒有板之后,到觸摸屏上設(shè)定停機時間,水平線就會全線停止,藥水槽的加熱也會隨之停止。加熱需要一定時間,停下之后溫度降低,有新板重新進入時再升溫,會耽誤生產(chǎn)時間。當(dāng)無板時間設(shè)定過短時,可能會出現(xiàn)板子留在設(shè)備內(nèi)部,無法被輸送出來的問題。當(dāng)新板再進入時,設(shè)備起動會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。
因存在以上原因,部分PCB 工廠會將停機時間設(shè)定過長,使這項功能無法真正發(fā)揮省水、省電的作用。例如設(shè)定300 s,但到時間之后,設(shè)備并不會立刻停止,而是還要經(jīng)過一段緩沖時間,如果能在此時手動關(guān)閉,則可以起到省電的作用。
不僅設(shè)備用戶存在上述問題,而且還有部分設(shè)備制造商在程序上使用的是一套2010 年前的舊程序。該程序并非等設(shè)定時間到之后,逐段停止,而是要等最后一塊板出了收板段才會停下,因此設(shè)定的時間更長,一般都以分鐘為單位。例如一條軟板DES 線,設(shè)定的無板停機時間為30 min。DES 線的功率一般約為150 kW,無板停機一次,就會浪費電能約75 kWh。
為了使水平線設(shè)備用戶正確認(rèn)識無板停機功能,首先從原理入手進行介紹。
當(dāng)入板電眼發(fā)出的信號間隔小于可編程邏輯控制器(programmable logic controller,PLC)和人機界面(human machine interaction,HMI)程序中的設(shè)定時間時,PLC 中設(shè)定的無板停機計時器不能動作,無法建立計時,因此無板停機功能不會起作用。
當(dāng)入板電眼沒有檢測到入板信號,且該時間等于PLC 中程序設(shè)定時間時,無板停機計時器即可得電,并開始計時。例如由人機界面設(shè)定無板停機時間為30 s,時間一到,無板停機功能就會被喚醒產(chǎn)生作用。此時,設(shè)備的輸送并不會停止,只是各段相關(guān)的噴淋泵依次停止,輸送要等到最后進入的一塊板子被完全送出來后才會停止,輸送停止后,整機進入待機狀態(tài)。當(dāng)入板電眼檢測到有新板投入時,又會逐段起動。
具體過程如下:輸送把板子從第一段送到第二段,第一段噴淋泵停止;接著又把板子從第二段送到第三段,第二段的噴淋泵停止,依次接力,噴淋泵逐段停止,直到把板子送出水平線的最后一段,這時,輸送停止,整機進入待機狀態(tài)。
需要強調(diào)的是:設(shè)定的無板停機時間一到,輸送不會立即停止,整機更不會全部停下來。會停下來的是噴淋泵(水洗泵或無特殊要求的藥水泵)、強風(fēng)吹干段的風(fēng)機、熱風(fēng)吹干段的加熱管,而吹風(fēng)機將延時停止。不會停下來的是各段需要循環(huán)的藥水泵、有溫度要求的藥水槽和水洗槽的加熱。
綜上所述,無板停機是各段噴淋泵從第一段到最后一段逐段停止,輸送要等到最后一塊板被送出設(shè)備的最后一段才停止;同時,按工藝及生產(chǎn)效率要求,部分功能不會停止。無板停機以后整機進入待機狀態(tài)。
水平線按起動按鈕后,顯影機各段得電計時,PLC 程序如圖2 所示。當(dāng)圖2 中的T30 計時到時,顯影A段顯影泵起動,如圖3(a)所示。
圖2 顯影機各段得電計時PLC程序
圖3 顯影泵起動
由圖2 可見,程序內(nèi)的開機總開關(guān)M200 與T30 計時器同時得電。當(dāng)T30 延時1 s,圖3(a)中Y10 顯影A 泵起動;再延時1 s,圖3(b)中的T0 接通,開啟Y11 顯影B 泵。在圖2 中,新液洗泵開啟的計時器T35,延時時間為3.5 s,其將在顯影A 泵開啟的2.5 s 后開啟。后續(xù)每段也依次延時開啟,因此不會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。
各段噴淋泵在板子被送出該段后才會停。各段的長度由測距器產(chǎn)生的脈沖送到各段的計數(shù)器中,如圖4 所示。圖4 中,C50 是顯影A 段的長度計數(shù)器的常閉點,當(dāng)這個計數(shù)器的數(shù)字達到預(yù)置值時,計數(shù)器得電,該常閉點斷開。T30 和Y10依次失電,顯影A泵停止。
圖4 用測距器產(chǎn)生的X6脈沖設(shè)定顯影段的長度
C50 計數(shù)原理為,當(dāng)無板停機計時器得電后,T10 上升,沿脈沖使電路的中間繼電器M11 得電并自鎖。輸送仍在轉(zhuǎn)動,安裝在輸送馬達上的測距盤也跟著轉(zhuǎn)動。測距盤共有20 個齒,每轉(zhuǎn)1 個齒,距離設(shè)為6 mm,計數(shù)器的預(yù)置值為400 個脈沖(400×6 mm=2 400 mm),計夠400 個脈沖,也就是輸送把板向前移動2 400 mm 時,到達顯影B段。
顯影缸加熱PLC 程序如圖5 所示。由圖5 可見,顯影槽的加熱器Y27不受圖2中的C50常閉觸點的控制,因此,在板子過了此段后,該段不會停止。
圖5 顯影缸加熱PLC程序
不明白“無板停機”原理,就不能正確地設(shè)置無板停機時間,還可能把這個時間設(shè)置得過長,不能充分發(fā)揮省水、省電的作用。水平線停機時間修改計劃與記錄見表1。把現(xiàn)場的設(shè)置修改過來,就能達到省水、省電的目的。雖然沒有實際測量省水量,但是由于各段工作時間變少,簡單推斷可知用水量也減少了。
表1 高密度互連水平線停機時間修改計劃與記錄
目前水平線的無板停機功能還存在如下缺陷。
(1)熱風(fēng)吹干功能在無板停機期間內(nèi)不能保溫。
(2)當(dāng)電眼檢測到新板要進入時,如果熱風(fēng)吹干溫度未到設(shè)定的下限值,則輸送不會開啟,但各段噴淋卻依次開啟,等待溫度到達相應(yīng)值,這樣就會浪費水電。
(3)熱風(fēng)吹干的溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi),又檢測到新板時,第一段噴淋和輸送同時開啟,藥水槽中的藥水濃度和溫度可能還不均勻,因此存在隱患。
(4)目前尚無程序檢測電眼是否發(fā)生開路的故障。如果在做板的過程中開路,可能出現(xiàn)系統(tǒng)記錄無板,但實際上有板的情況。設(shè)備如進入無板停機計時狀態(tài),可能會將途中的板留在任意段落中,產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
針對以上缺陷,提出改善意見如下。
(1)熱風(fēng)吹干段在無板停機時間里可保持工作,但工作時長需要在觸摸屏中設(shè)置。因此,觸摸屏中要增加“熱風(fēng)吹干保溫時間”欄,如圖6所示。
圖6 增加“熱風(fēng)吹干保溫時間”欄
(2)熱風(fēng)吹干溫度未到設(shè)定下限值時,檢測到新板進入,各段噴淋暫時不開啟,先將熱風(fēng)吹干段的溫度升到下限值,然后開啟第一段噴淋,再延遲5~10 s 開啟輸送。第一段噴淋開啟后,后續(xù)各段再依次開啟。目的在于節(jié)省等待熱風(fēng)吹干溫度升上來的時間段內(nèi)的水電消耗。
(3)熱風(fēng)吹干溫度仍在正常范圍內(nèi),檢測到新板進入時,第一段噴淋開啟,然后延遲5~10 s開啟輸送,使藥水槽內(nèi)攪拌充分,溫度和濃度都分布均勻。
(4)程序要對入板電眼進行檢測,但對于常開性質(zhì)的電眼,檢測難度較大,可嘗試采用常閉的電眼。當(dāng)無板時,電眼為接通狀態(tài),當(dāng)檢測到板時為斷開狀態(tài)。在這種情況下即使開路,也只會使無板停機功能失效,不會中途停機,產(chǎn)生不可控的風(fēng)險,造成板子報廢。
克服文中提到的各類缺陷后,任何水平線在理論上都可以將無板停機時間設(shè)定在3~5 s。使設(shè)備的生產(chǎn)廠家正確理解無板停機原理,將其設(shè)定在最佳范圍,則能安全且充分地發(fā)揮無板停機功能的作用,節(jié)省更多的水電。