菅衛(wèi)娟等
摘 要:在電子專用設備的研制與開發(fā)中電氣控制占有不可或缺的重要地位,電氣控制設計中的軟件設計與硬件設計相輔相成,缺一不可,有好的硬件設計才能讓軟件設計事半功倍。以QBD-100B為例,從多方面闡述設備中的電氣控制設計。
關鍵詞:電氣控制;軟件;硬件
由于手機朝多媒體、大屏幕等功能發(fā)展,觸摸屏的應用越來越廣泛,其中電容屏更成為了市場主流,相應產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術都在不斷地更新,自動化生產(chǎn)設備自然也成了這個領域不可或缺的重要組成部分。
1 概述
QBD-100B全自動FOF邦定機生產(chǎn)線是一種用于將FPC(柔性電路板)與FILM之間建立穩(wěn)定的機械和電氣連接的生產(chǎn)設備,其主要用于單層FILM(觸摸屏)的生產(chǎn)之中。QBD-100B FOF全自動邦定機的主要完成功能有:自動上料、FILM視覺自動定位、ACF預貼、FILM與FPC視覺自動對位、預壓、主壓、自動下料至傳送帶。其優(yōu)點是自動化程度高、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
完成整個工作流程及功能除了需要機械設計以外,電氣控制的整體設計也是重要組成部分。
硬件設計及選型
針對要實現(xiàn)的功能,電氣控制設計需要從各方面進行考量,包括建立控制框架,硬件選型及布局設計,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)合設備布局圖,確定設備工作流程以及制定電氣控制系統(tǒng)
2.1.1 設備整體布局
根據(jù)設備要實現(xiàn)的功能以及客戶的要求,機械設備布局圖如圖1所示
2.1.2 工作流程
在了解設備布局圖的基礎上,確定設備的工作流程:自動上料(料盒)------機械手將FILM移至定位臺------初定位------移至ACF平臺------ACF預貼(帶貼附檢測)------FILM移至預壓工作臺------FPC定位移至預壓頭位------視覺自動對位------機械手將已預壓好FPC的FILM移至緩沖臺------機械手將FILM移至主壓平臺1------主壓1------機械手將FILM移至主壓平臺2------主壓2------機械手將FILM移至下料傳送帶。
2.1.3 控制系統(tǒng)
有了整機布局和工作流程,我們就可以確定電氣控制系統(tǒng)了。采用中型PLC和觸摸屏組成人機交互的控制系統(tǒng),由于設備較大,為方便操作,在設備前后操作面各安裝一個觸摸屏,通過觸摸屏可以對上料部件,ACF部件、預壓部件,主壓部件,各運動平臺,各定位平臺,搬運機械手,下料皮帶等運動部件進行調(diào)試。在運行模式下,設備自動上料,通過機械手1搬送到定位臺進行初定位,再由機械手2搬送至ACF平臺,貼附ACF帶并檢測,由機械手3搬運至預壓工作臺,F(xiàn)PC上料區(qū)上料再由FPC搬運臺搬運到預壓頭下,壓頭吸附FPC與預壓定位平臺的菲林通過圖像系統(tǒng)進行對位壓接,然后由各個機械手搬運進行主壓,直至主壓完成,搬送至下料皮帶,完成整個生產(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,性價比高。
2.2.2 伺服系統(tǒng)
由于設備大、控制軸數(shù)多且每個軸需要設置多個驅(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,做多臺設備時,普通驅(qū)動器參數(shù)需要每臺每個驅(qū)動器都設置一次,比較繁瑣且耗時較長,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,而且設置參數(shù)時只需將讀取后所保存的參數(shù)直接下載到相應軸號的驅(qū)動器即可。我們選用安川通訊型∑∨系列伺服電機。
2.2.3 加熱控制部分
本設備的溫度控制系統(tǒng)根據(jù)具體要求采用恒溫控制,根據(jù)以前邦定設備的經(jīng)驗選用性價比較高的溫控儀+熱電偶控制加熱棒加熱來實現(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,預壓處FPC定位以及FPC與菲林的對位,有mark點??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)來實現(xiàn),都采用1/3”的相機,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),我們采用兩個顯示器來顯示圖像對位情況。
2.3 配電及布局
由于設備總功率比較大,我們采用交流三相380V 50Hz電源進行控制。此外,要考慮設備走線的外觀,IO分配,各電器元件的干擾問題,設備后期維護等因素,來達到硬件合理布局的效果。
3 軟件設計
QBD-100B的軟件系統(tǒng)應用可編程控制器(PLC)梯形圖開發(fā),通過觸摸屏進行人機交互,從界面上操作整個軟件系統(tǒng),實現(xiàn)各種功能。為方便調(diào)試,編程時本機采用模塊化編程,按照設備各部分的功能主要分成圖像、上下料、ACF、預壓、主壓、傳送幾大部分。根據(jù)工藝需要和方便調(diào)試編制了各個獨立的單元模塊,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
自動化設備的電氣控制設計中硬件系統(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,在技術研發(fā)同時,還要注意理論探究和運用,努力提高和擴大綜合自動化系統(tǒng)的應用深度和廣度。
參考文獻:
[1] 左東坡.我國工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇和方向[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2011(12).
[2] 劉元麗. PLC在電氣控制線路設計中的應用[J]. 山東煤炭科技. 2008(03).