QBD—100B全自动FOF邦定机电气控制设计

菅卫娟等

摘 要：在电子专用设备的研制与开发中电气控制占有不可或缺的重要地位，电气控制设计中的软件设计与硬件设计相辅相成，缺一不可，有好的硬件设计才能让软件设计事半功倍。以QBD-100B为例，从多方面阐述设备中的电气控制设计。

关键词：电气控制；软件；硬件

由于手机朝多媒体、大屏幕等功能发展，触摸屏的应用越来越广泛，其中电容屏更成为了市场主流，相应产品的生产工艺和生产技术都在不断地更新，自动化生产设备自然也成了这个领域不可或缺的重要组成部分。

1 概述

QBD-100B全自动FOF邦定机生产线是一种用于将FPC（柔性电路板）与FILM之间建立稳定的机械和电气连接的生产设备，其主要用于单层FILM（触摸屏）的生产之中。QBD-100B FOF全自动邦定机的主要完成功能有：自动上料、FILM视觉自动定位、ACF预贴、FILM与FPC视觉自动对位、预压、主压、自动下料至传送带。其优点是自动化程度高、占净房面积小、产品质量稳定和所需净房操作人员少。

2 提出问题

完成整个工作流程及功能除了需要机械设计以外，电气控制的整体设计也是重要组成部分。

硬件设计及选型

针对要实现的功能，电气控制设计需要从各方面进行考量，包括建立控制框架，硬件选型及布局设计，开发周期及成本等，最终结合软件编程来完成。

2.1 确定控制系统

结合设备布局图，确定设备工作流程以及制定电气控制系统

2.1.1 设备整体布局

根据设备要实现的功能以及客户的要求，机械设备布局图如图1所示

2.1.2 工作流程

在了解设备布局图的基础上，确定设备的工作流程：自动上料（料盒）------机械手将FILM移至定位台------初定位------移至ACF平台------ACF预贴（带贴附检测）------FILM移至预压工作台------FPC定位移至预压头位------视觉自动对位------机械手将已预压好FPC的FILM移至缓冲台------机械手将FILM移至主压平台1------主压1------机械手将FILM移至主压平台2------主压2------机械手将FILM移至下料传送带。

2.1.3 控制系统

有了整机布局和工作流程，我们就可以确定电气控制系统了。采用中型PLC和触摸屏组成人机交互的控制系统，由于设备较大，为方便操作，在设备前后操作面各安装一个触摸屏，通过触摸屏可以对上料部件，ACF部件、预压部件，主压部件，各运动平台，各定位平台，搬运机械手，下料皮带等运动部件进行调试。在运行模式下，设备自动上料，通过机械手1搬送到定位台进行初定位，再由机械手2搬送至ACF平台，贴附ACF带并检测，由机械手3搬运至预压工作台，FPC上料区上料再由FPC搬运台搬运到预压头下，压头吸附FPC与预压定位平台的菲林通过图像系统进行对位压接，然后由各个机械手搬运进行主压，直至主压完成，搬送至下料皮带，完成整个生产过程。

2.2 各硬件选型

2.2.1 控制部分

（1）可编程控制器：考虑到模块化安装，扩展性好，处理能力高速，控制特性稳定，体积精巧，支持大容量扩展，功能模块丰富，并且考虑到软件开发周期以及程序的沿袭性，选用横河可编程控制器。

（2）触摸屏：采用台湾屏通品牌，易于与PLC配套，性价比好。

（3）温控仪：采用山武（Azbil）的温控仪来控制各压头的温度，易于操作，性价比高。

2.2.2 伺服系统

由于设备大、控制轴数多且每个轴需要设置多个驱动器参数，通常用的简易型伺服驱动器在线路连接上需要做大量工作，由于中间环节太多容易造成线路不稳定，故障概率大。另外，做多台设备时，普通驱动器参数需要每台每个驱动器都设置一次，比较繁琐且耗时较长，而选用带通讯接口的伺服驱动器接线简单，不仅可以读取驱动器里的参数便于程序控制，而且设置参数时只需将读取后所保存的参数直接下载到相应轴号的驱动器即可。我们选用安川通讯型∑∨系列伺服电机。

2.2.3 加热控制部分

本設备的温度控制系统根据具体要求采用恒温控制，根据以前邦定设备的经验选用性价比较高的温控仪+热电偶控制加热棒加热来实现压头及平台温度的调节。

2.2.4 图象对位系统

对位系统用于与菲林的初定为，预压处FPC定位以及FPC与菲林的对位，有mark点。考虑到检测内容、检测精度和工作距离，我们选用一套单平台和一套双平台的FAST图像系统来实现，都采用1/3”的相机，镜头都用物距位65cm（放大倍数不同，菲林定位用0.5倍，FPC定位用0.8倍，预压对位处用2.0倍），均采用从上往下拍照的方式对位。考虑到还有ACF贴附检测的图像系统，我们采用两个显示器来显示图像对位情况。

2.3 配电及布局

由于设备总功率比较大，我们采用交流三相380V 50Hz电源进行控制。此外，要考虑设备走线的外观，IO分配，各电器元件的干扰问题，设备后期维护等因素，来达到硬件合理布局的效果。

3 软件设计

QBD-100B的软件系统应用可编程控制器（PLC）梯形图开发，通过触摸屏进行人机交互，从界面上操作整个软件系统，实现各种功能。为方便调试，编程时本机采用模块化编程，按照设备各部分的功能主要分成图像、上下料、ACF、预压、主压、传送几大部分。根据工艺需要和方便调试编制了各个独立的单元模块，增加了可操作性，例如温度测试、压力测试、测试等测试单元。程序内伺服轴各种运动方式及产品型号选择均做成模块形式，以增加程序的可读性和可移植性。软件功能框图如图3所示

4 结语

自动化设备的电气控制设计中硬件系统和软件系统是不可分割的整体，随着电子专用设备自动化产品的不断发展和升级，对电气控制方面会有更高的要求。我国的国产高端自动化产品与国外先进产品存在较大差距，要想缩小这种差距，必须走自主研发创新之路，在技术研发同时，还要注意理论探究和运用，努力提高和扩大综合自动化系统的应用深度和广度。

参考文献：

[1] 左东坡.我国工业自动化产业的发展机遇和方向[J].现代经济信息，2011（12）.

[2] 刘元丽. PLC在电气控制线路设计中的应用[J]. 山东煤炭科技. 2008（03）.