1 引言

　　許多電子產(chǎn)品需要具有絕緣性、防振性、防潮性、防水性等特點(diǎn)，導(dǎo)熱灌封膠能解決電子產(chǎn)品“絕緣、散熱、防水、密封、防振”等技術(shù)要求，但我國(guó)電子產(chǎn)品制造業(yè)的很多灌膠工序還是由手工操作完成，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度差，直接影響電子產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為了提高電子產(chǎn)品灌封膠的快速性、均勻性、一致性和安全性，提高生產(chǎn)效率，研究如何提高灌膠工序的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的品質(zhì)，已成為灌膠工藝的重要革新項(xiàng)目。本文就是針對(duì)灌封膠設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，采用S7—200型PLC控制灌封膠工藝過程。

2 灌封膠工藝過程

　　2.1 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)輸送電子產(chǎn)品操作過程

　　機(jī)械手整個(gè)程序中運(yùn)用了主控制器S7—200CPU226，電磁閥，旋轉(zhuǎn)限位開關(guān)，位置限位開關(guān)，異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。圖1所示機(jī)械手將電子產(chǎn)品從A點(diǎn)輸送到B點(diǎn)小車上的工藝過程，上升，下降和左移／右移的直線運(yùn)動(dòng)，由雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)需要執(zhí)行輸送預(yù)灌膠的電子產(chǎn)品時(shí)，接通電源，下降電磁閥的線圈通電，機(jī)械手執(zhí)行下降程序，此時(shí)程序具有斷電保持作用，即使線圈失電，仍保持下降運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)上升運(yùn)動(dòng)的線圈得電時(shí)，下降運(yùn)行停止。此外，夾緊／放松控制是由電磁閥線圈得電后，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作，當(dāng)線圈失電時(shí)機(jī)械手執(zhí)行放松動(dòng)作，夾緊／放松動(dòng)作是由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸來(lái)完成。設(shè)備裝有左、右限位開關(guān)和上、下限位開關(guān)，來(lái)控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)極限

　　2.2 雙組溶液混合攪拌成灌封膠的工藝分析

　　一般電子產(chǎn)品所用密封灌封膠是由2組溶液組成，例如：雙液環(huán)氧樹脂、雙液聚氨酯、雙液硅橡膠等二液性樹脂材料。目前，許多灌膠機(jī)生產(chǎn)廠家采用的方法是將2種不同成份的液體分開放置，由比例泵配比計(jì)量。當(dāng)要灌注時(shí)分別自動(dòng)調(diào)出比例，出膠后才進(jìn)行動(dòng)態(tài)混合，來(lái)滿足二液型材料的混合質(zhì)量。此方法需要2個(gè)比例泵，混合膠均勻性不能保證，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度差。而本文選用液位傳感器檢測(cè)，傳感器的測(cè)量參數(shù)連續(xù)可調(diào)，從而控制混合膠比例，并通過攪拌機(jī)調(diào)至均勻后直接灌膠。從而定量輸出，精確穩(wěn)定，同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際要求調(diào)節(jié)比例及設(shè)定液體輸出時(shí)間限制排出混合膠的輸出量，可以更方便適合2種液料自動(dòng)灌封。使混合灌膠工序連續(xù)化，自動(dòng)化，節(jié)省時(shí)間，提高混合后質(zhì)量，無(wú)需經(jīng)人工配料，混合。

1 引言

　　許多電子產(chǎn)品需要具有絕緣性、防振性、防潮性、防水性等特點(diǎn)，導(dǎo)熱灌封膠能解決電子產(chǎn)品“絕緣、散熱、防水、密封、防振”等技術(shù)要求，但我國(guó)電子產(chǎn)品制造業(yè)的很多灌膠工序還是由手工操作完成，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度差，直接影響電子產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為了提高電子產(chǎn)品灌封膠的快速性、均勻性、一致性和安全性，提高生產(chǎn)效率，研究如何提高灌膠工序的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的品質(zhì)，已成為灌膠工藝的重要革新項(xiàng)目。本文就是針對(duì)灌封膠設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，采用S7—200型PLC控制灌封膠工藝過程。

2 灌封膠工藝過程

　　2.1 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)輸送電子產(chǎn)品操作過程

　　機(jī)械手整個(gè)程序中運(yùn)用了主控制器S7—200CPU226，電磁閥，旋轉(zhuǎn)限位開關(guān)，位置限位開關(guān)，異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。圖1所示機(jī)械手將電子產(chǎn)品從A點(diǎn)輸送到B點(diǎn)小車上的工藝過程，上升，下降和左移／右移的直線運(yùn)動(dòng)，由雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)需要執(zhí)行輸送預(yù)灌膠的電子產(chǎn)品時(shí)，接通電源，下降電磁閥的線圈通電，機(jī)械手執(zhí)行下降程序，此時(shí)程序具有斷電保持作用，即使線圈失電，仍保持下降運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)上升運(yùn)動(dòng)的線圈得電時(shí)，下降運(yùn)行停止。此外，夾緊／放松控制是由電磁閥線圈得電后，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作，當(dāng)線圈失電時(shí)機(jī)械手執(zhí)行放松動(dòng)作，夾緊／放松動(dòng)作是由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸來(lái)完成。設(shè)備裝有左、右限位開關(guān)和上、下限位開關(guān)，來(lái)控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)極限。

　　2.2 雙組溶液混合攪拌成灌封膠的工藝分析

　　一般電子產(chǎn)品所用密封灌封膠是由2組溶液組成，例如：雙液環(huán)氧樹脂、雙液聚氨酯、雙液硅橡膠等二液性樹脂材料。目前，許多灌膠機(jī)生產(chǎn)廠家采用的方法是將2種不同成份的液體分開放置，由比例泵配比計(jì)量。當(dāng)要灌注時(shí)分別自動(dòng)調(diào)出比例，出膠后才進(jìn)行動(dòng)態(tài)混合，來(lái)滿足二液型材料的混合質(zhì)量。此方法需要2個(gè)比例泵，混合膠均勻性不能保證，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度差。而本文選用液位傳感器檢測(cè)，傳感器的測(cè)量參數(shù)連續(xù)可調(diào)，從而控制混合膠比例，并通過攪拌機(jī)調(diào)至均勻后直接灌膠。從而定量輸出，精確穩(wěn)定，同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際要求調(diào)節(jié)比例及設(shè)定液體輸出時(shí)間限制排出混合膠的輸出量，可以更方便適合2種液料自動(dòng)灌封。使混合灌膠工序連續(xù)化，自動(dòng)化，節(jié)省時(shí)間，提高混合后質(zhì)量，無(wú)需經(jīng)人工配料，混合。

3 PLC通信系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)需要2臺(tái)S7—200 PLC，即CPU226和CPU224聯(lián)網(wǎng)通信，通過RS-485通信組成一個(gè)使用PPI協(xié)議的單主站通信網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示，2臺(tái)S7—200 PLC站的地址設(shè)置為CPU224是1號(hào)，CPU226是2號(hào)，1號(hào)是主站，2號(hào)是從站，上位機(jī)(計(jì)算機(jī))地址是0號(hào)。2臺(tái)PLC與裝有編程軟件的計(jì)算機(jī)通過RS一485接口和網(wǎng)絡(luò)連接器組成一個(gè)使PPI協(xié)議的單主站通信網(wǎng)絡(luò)。用雙絞線分別將連接器的2個(gè)A端子連在一起，2個(gè)B端子連在一起。其中一臺(tái)連接器帶有編程接口，連接PC／PPI電纜。用PC／PPI電纜分別單獨(dú)連接各臺(tái)PLC，在編程軟件中通過“系統(tǒng)塊”分別將地址設(shè)置為1和2，下載到CPU，完成硬件的連接與設(shè)置。PC機(jī)可用觸摸屏完成人機(jī)對(duì)話，更簡(jiǎn)單、直觀。

圖1 2臺(tái)S7—200 PLC(CPU226和CPU224)聯(lián)網(wǎng)

4 電氣控制系統(tǒng)分析

　　4.1 機(jī)械手電氣控制分析

　　當(dāng)需要機(jī)械手移動(dòng)電子產(chǎn)品時(shí)，開始機(jī)械手處于原點(diǎn)位置，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手執(zhí)行下降指令，碰到下限位開關(guān)時(shí)停止。此刻夾緊線圈得電，機(jī)械手執(zhí)行夾緊指令，將處于A點(diǎn)的預(yù)灌封膠電子產(chǎn)品夾住后，上升線圈得電，機(jī)械手執(zhí)行上升指令，碰到上限位開關(guān)時(shí)停止。此時(shí)右移線圈得電，機(jī)械手執(zhí)行右移指令，碰到右限位開關(guān)時(shí)停止，若此刻B點(diǎn)小車上無(wú)電子產(chǎn)品，則光電傳感器接通，下降線圈得電，機(jī)械手執(zhí)行下降指令，碰到下限位開關(guān)時(shí)停止。此時(shí)夾緊線圈失電，機(jī)械手執(zhí)行放松指令，將預(yù)灌封膠的電子產(chǎn)品放到B點(diǎn)小車上后，上升線圈得電，機(jī)械手再次執(zhí)行上升指令，碰到上限位開關(guān)時(shí)停止。同時(shí)左移線圈得電，機(jī)械手執(zhí)行左移指令至原點(diǎn)，碰到左限位開關(guān)時(shí)停止左移。至此，機(jī)械手完成了將電子產(chǎn)品從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)小車上的全部動(dòng)作過程，1個(gè)循環(huán)周期。第1周期與第2周期間隔時(shí)間為t5=11 s，表1、表2是CPU226控制機(jī)械手輸入、輸出點(diǎn)分配表。

　　4.2 混合灌膠流量電氣控制分析

　　混合灌封膠PLC CPU224硬件連接示意圖如圖2所示。

圖2混合灌封膠PLC機(jī)CPU224硬件連接示意圖

　　由圖6可知，本裝置為兩種液體混合裝置，SL1，SL2，SL3為液面?zhèn)鞲衅鳎琓為溫度傳感器，液體A，B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1，YV2，YV3控制，M為攪拌電動(dòng)機(jī)，控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體A，B閥門關(guān)閉，混合灌封膠溶液閥門打開，將容器放空后關(guān)閉；液體A閥門打開，液體A流入容器，當(dāng)液位達(dá)到SL22時(shí)，Sk動(dòng)作A閥門自動(dòng)關(guān)閉，打開液體B閥門(其中SL2傳感器的測(cè)量參數(shù)可根據(jù)混合溶液的比例進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整比例為1：1，1：2，1：3直至1：10)。液體B流人容器，當(dāng)液位達(dá)到SL1時(shí)，SL1動(dòng)作B閥門自動(dòng)關(guān)閉。攪拌電動(dòng)機(jī)開始攪動(dòng)。同時(shí)溫度傳感器T檢測(cè)混合灌封膠的溫度，由此判斷混合溶液的流動(dòng)性。攪拌電動(dòng)機(jī)工作40 s(攪拌機(jī)工作時(shí)間可根據(jù)要求調(diào)整)后停止攪動(dòng)，混合灌封膠溶液閥門打開t1=5 S，開始放出混合灌封膠溶液，對(duì)電子產(chǎn)品灌封膠5 S，其灌膠時(shí)間可根據(jù)電子產(chǎn)品的實(shí)際面積與混合灌封膠的流動(dòng)性進(jìn)行調(diào)整(PLC機(jī)定時(shí)器的時(shí)間)，灌膠完畢電子產(chǎn)品將被輸送往下一道工序，輸送工具是采用變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的小車來(lái)實(shí)現(xiàn)，左右往返時(shí)間分別為t2，t3，設(shè)t2=t3-4 S，t2+t3-8 S(其送往時(shí)間可根據(jù)路程進(jìn)行調(diào)整)，中間停止時(shí)間t4=2 s(停止時(shí)間也可以根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整)，灌膠間隔時(shí)間為t5，每隔t2=t2+t3+t4+1s=4 s+4 s+2 s+1 s=11 S混合灌封膠溶液閥門打開5 S。當(dāng)液面下降到SL3時(shí)，SL3傳感器由接通變?yōu)閿嚅_，再過5 s后，容器放空，混合灌封膠溶液閥門關(guān)閉，開始下一周期的循環(huán)。在上述灌膠工藝過程中t2，t3，t4，t5均可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。小車控制電機(jī)可用交流電機(jī)，可采用S7—200 PLC CPU224與MM440變頻器采用USS通信協(xié)議，控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、自由停車、快速停車、有故障恢復(fù)等功能。

　　停止操作：在當(dāng)前的混合灌封膠溶液操作完畢后，按下停止按鈕SB，，停止操作。工藝流程如圖4所示，表3為S7—200 PLC型CPU224機(jī)輸入、輸出點(diǎn)分配表。

5 結(jié)論

　　基于PLC控制的電子產(chǎn)品灌膠機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)與目前市場(chǎng)出售的灌膠機(jī)相比其優(yōu)點(diǎn)如下：1)雙組膠混合比例可從1：1至1：10連續(xù)可調(diào)；2)灌膠時(shí)間可從0調(diào)至50 min，根據(jù)灌膠產(chǎn)品的體積、面積的不同調(diào)整灌膠時(shí)間；3)灌膠后的產(chǎn)品由小車送到下一工序，小車行駛路程可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化和灌膠機(jī)的通用性，解放勞動(dòng)力，投資少，精度高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。目前，單組份的灌膠技術(shù)相對(duì)成熟，其發(fā)展方向是自動(dòng)化和高精度。而對(duì)于雙組份的混合灌膠設(shè)備的開發(fā)，還是一個(gè)尚未成熟的領(lǐng)域。本研究開發(fā)PLC控制的雙液混合自動(dòng)罐膠機(jī)，是電子產(chǎn)品灌封領(lǐng)域的一枝獨(dú)秀。通過實(shí)驗(yàn)證明，電子產(chǎn)品自動(dòng)灌膠機(jī)PLC控制系統(tǒng)能夠滿足于企業(yè)生產(chǎn)要求，在電子產(chǎn)品的灌膠封裝工藝中，可大大節(jié)省勞動(dòng)力、提高電子產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)省大量資金，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。