QBD—100B全自動FOF邦定機電氣控制設計

菅衛娟等

摘 要：在電子專用設備的研制與開發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，相應產品的生產工藝和生產技術都在不斷地更新，自動化生產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邦定機生產線是一種用于將FPC（柔性電路板）與FILM之間建立穩定的機械和電氣連接的生產設備，其主要用于單層FILM（觸摸屏）的生產之中。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。其優點是自動化程度高、占凈房面積小、產品質量穩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，開發周期及成本等，最終結合軟件編程來完成。

2.1 確定控制系統

結合設備布局圖，確定設備工作流程以及制定電氣控制系統

2.1.1 設備整體布局

根據設備要實現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

有了整機布局和工作流程，我們就可以確定電氣控制系統了。采用中型PLC和觸摸屏組成人機交互的控制系統，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，FPC上料區上料再由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

由于設備大、控制軸數多且每個軸需要設置多個驅動器參數，通常用的簡易型伺服驅動器在線路連接上需要做大量工作，由于中間環節太多容易造成線路不穩定，故障概率大。另外，做多臺設備時，普通驅動器參數需要每臺每個驅動器都設置一次，比較繁瑣且耗時較長，而選用帶通訊接口的伺服驅動器接線簡單，不僅可以讀取驅動器里的參數便于程序控制，而且設置參數時只需將讀取后所保存的參數直接下載到相應軸號的驅動器即可。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根據具體要求采用恒溫控制，根據以前邦定設備的經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壓頭及平臺溫度的調節。

2.2.4 圖象對位系統

對位系統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。考慮到檢測內容、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圖像系統來實現，都采用1/3”的相機，鏡頭都用物距位65cm（放大倍數不同，菲林定位用0.5倍，FPC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。考慮到還有ACF貼附檢測的圖像系統，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的軟件系統應用可編程控制器（PLC）梯形圖開發，通過觸摸屏進行人機交互，從界面上操作整個軟件系統，實現各種功能。為方便調試，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。根據工藝需要和方便調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。程序內伺服軸各種運動方式及產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 結語

自動化設備的電氣控制設計中硬件系統和軟件系統是不可分割的整體，隨著電子專用設備自動化產品的不斷發展和升級，對電氣控制方面會有更高的要求。我國的國產高端自動化產品與國外先進產品存在較大差距，要想縮小這種差距，必須走自主研發創新之路，在技術研發同時，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的應用深度和廣度。

參考文獻：

[1] 左東坡.我國工業自動化產業的發展機遇和方向[J].現代經濟信息，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）.