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本文着重研究了PCB基板层压机组的控制系统。通过对PCB基板的制作过程、工艺要求的研究和国内外发展现状进行分析总结,结合实际项目,设计开发出整套的电气控制系统。分别对热压机温度、压力、真空度进行测量与控制,对产品温度进行测量,对热媒比例阀进行控制。
根据国内外PCB基板制造控制系统的发展现状,本控制系统下位机采用SIEMENS PLC来完成,上位机使用安装有SIMATIC WINCC的工业计算机,使用Siemens SIMATIC WinCC V6.0软件对整套测控系统的软件操作系统进行组态开发,开发的界面具有良好的人机交互特性,界面美观大方、操作简便。使用WinCC Web Navigator功能使PCB基板层压机组控制系统通过固定的IP地址及用户权限成功地实现了因特网的远程监控,此功能无疑成为本套测控系统的亮点。设备操作人员通过人机界面,可以监控从现场传送来的温度、压力等信号以及其它设备运行信息和状态,也可以下载、修改和保存在计算机中的生产工艺配方,用户还可以通过检查历史曲线记录分析产品质量或统计产量。
PCB基板的层压过程需要控制的设备主要包括:预压机、热压机、冷压机、储料架、卸料架和装卸料用小车。经过对所要控制设备的分析研究和实际生产中所需要控制参数统计出所有I/O点,再加上一定冗余量,进而确定了PLC需要的I/O模块数量和机架扩展数量。
电控系统中除小车外都通过SIEMENS S7300 PLC进行控制,包括电磁阀、电机等数字量和温度、压力等模拟量。小车本身采用SIEMENS S7200PLC控制。再通过SIEMENS PLC的强大功能,可以将小车的SIEMENS S7200 PLC与压机的SIEMENS S7300 PLC连接并实现通讯,从而实现从上位机上显示小车的状态和起停操作等管理小车的功能。小车的位置和运行状态可以通过上位机显示出来,要操作小车时,可以操作小车柜体的按钮,也可以通过上位机直接完成。
本课题面临的技术难点是真空热压机中的温度控制,由于热媒温度在传导过程中得滞后,造成对产品的温度控制难以准确。而产品质量与制造过程中的温度控制紧密联系。针对此项难点经过查阅大量国内外的资料,采用SEIMENS PLC自带的温度控制模块FB58自整定PID控制来解决此项难点。并运用Matlab Simulink工具箱对所建立的系统进行了较为全面的仿真分析和性能比较。
该系统已经在某PCB生产公司投入试运行。目前,运行效果良好,控制精度稳定。同时,本文的研究成果也可用于其它人造板设备,因此,具有广泛的应用前景。