波峰焊控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：本文簡述了波峰焊控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。該系統(tǒng)設(shè)計完成后已運用到實際生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：波峰焊 控制系統(tǒng) 設(shè)計與實現(xiàn)

0 引言

在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，PCB板子的焊接可以有多種方法，其中常用的有雙波峰焊，其通過波峰焊機進行焊接。波峰焊機是一種重要的焊接設(shè)備，其控制系統(tǒng)的設(shè)計的好壞直接影響到PCB板子的焊接質(zhì)量。因此，要合理設(shè)計波峰焊控制系統(tǒng)的軟硬件。

1 波峰焊控制系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

1.1 波峰焊機結(jié)構(gòu)及波峰焊原理 波峰焊機主要是由運輸帶，助焊劑添加區(qū)，預熱區(qū)，錫爐組成。運輸帶主要用途是將電路底板送入波峰焊機，沿途經(jīng)助焊劑添加區(qū)，預熱區(qū)，錫爐等。助焊劑添加區(qū)主要是由紅外線感應器及噴嘴組成。紅外線感應器作用是感應有沒有電路底板進入，如果有感應器便會量出電路底板的寬度。助焊劑的作用是在電路底板的焊接面上形成保護膜。預熱區(qū)提供足夠的溫度，以便形成良好的焊點。有紅外線發(fā)熱可以使電路底板受熱均勻。錫爐內(nèi)有發(fā)熱線，錫泵，MainWave及JetWave。在雙波峰系統(tǒng)中能產(chǎn)生兩個波峰：湍流波和平滑(或?qū)恿?波，湍流波防止漏焊，它保證穿過電路板的焊料分布適當。單就湍流波本身并不能適當焊接元件，它給焊點上留下不平整和過剩的焊料，因此需要第二個波。第二層流波或平滑波消除了由第一個湍流波產(chǎn)生的毛刺和焊橋。

1.2 波峰焊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 波峰焊控制系統(tǒng)中，由PLC來控制變頻器、溫度器、光電開關(guān)；變頻器、溫度控制器連接波峰焊機。其中變頻器控制運送帶和焊錫的速度，溫度器來控制錫爐和預熱區(qū)的溫度，光電開關(guān)來控制感應器。PLC與上位機進行通訊，并且可以通過上位機來查詢歷史數(shù)據(jù)，打印報表。具體見圖1。

2 波峰焊控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

2.1 PLC控制 PLC可靠性高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定，便于擴展與升級，因此把PLC作為主控器來控制波峰風焊機。該系統(tǒng)選用臺達PLC。PLC編程關(guān)鍵在于計算時間。該系統(tǒng)中有5個基本的時間量：t1經(jīng)過PCB板的時間，△t1噴頭提前開噴時間，△t2噴頭延遲時間，△t3波峰提前轉(zhuǎn)動時間，△t4波峰延遲轉(zhuǎn)動時間。通過這5個時間量可以計算出噴頭噴霧保持時間t4= t1+△t1+△t2，波峰保持時間t5= t1+△t3+△t4。總體程序流程見圖2。

2.2 上位機控制 該系統(tǒng)中上位機主要負責配置所有的參數(shù)；可以設(shè)置波峰焊的運輸帶的速度，波峰速度，3個預熱溫度，錫爐溫度，同時接收PLC的反饋。上位機與PLC之間遵從Modbus協(xié)議進行通訊。系統(tǒng)界面見圖3。上位機可以保存所有的數(shù)據(jù)，進行歷史查詢，并可制作成操作記錄、歷史記錄、報警記錄報表打印輸出，見圖4。

在整個系統(tǒng)中，溫度控制是關(guān)鍵。溫度控制主要分成兩類：預熱溫度和焊接溫度（錫爐溫度）。預熱的作用主要是使助焊劑中的溶劑充分揮發(fā)，以免印制板通過焊錫時，影響印制板的潤濕和焊點的形成，同時使印制板在焊接前達到一定溫度，以免受到熱沖擊產(chǎn)生翹曲變形。因此，預熱溫度的控制很重要，要準確地設(shè)置預熱溫度。焊接溫度是影響焊接質(zhì)量的一個重要的工藝參數(shù)。焊接溫度過低時，焊料的擴展率、潤濕性能變差，由于不能充分的潤濕，使焊盤或元器件焊端產(chǎn)生虛焊、拉尖、橋接等缺陷焊接溫度過高時，則加速了焊盤、元器件引腳及焊料的氧化，易產(chǎn)生虛焊。所以也要控制好錫爐溫度。溫度控制實時曲線見圖5。

３ 結(jié)語

該系統(tǒng)應客戶的要求進行設(shè)計實現(xiàn)，由于客戶提供的PLC比較簡單，因此采用圖1的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)也可根據(jù)PLC的不同類型，采用PLC直接控制波峰焊機。

參考文獻：

[1]黃可望，呂光帥.小麥售糧稱量控制系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010，（5）.

[2]黃可望.溫濕監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)[J].中國科技信息，2008，（01）.

[3]鮮飛.提高波峰焊質(zhì)量的方法及效果[J].印制電路信息，2004，（06）.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文