西门子眉山授权代理商

　0引言

　　近年来，电子产品越来越小型化，对电子器件的外形尺寸要求也越来越高，SOT.23就是晶体管小型化中的一种封装，其外形只有一粒米大小，被广泛地应用在平板电视、手提电脑、手机等电子产品中。自动粘片机是SOT一23封装中的关键设备，目前设备完全依赖进口，一台设备动辄几十万，甚至上百万元，让很多生产TO.92封装的企业对投资SoT-23望而却步，因此改造现有设备，使产品升级换代就显得颇为迫切与重要。

　　SOT一23封装与TO一92封装的主要区别在于：TO-92封装采用条状框架，框架硬，焊盘大，粘结一个芯片之后就必须进位一次，SOT一23封装则常采用卷带框架，框架软，焊盘小，且框架容易氧化，通常粘结几个芯片之后才进位一次。南韩KDB-140自动粘片机原来生产TO一92封装，为了能生产SOT一23封装，必须在设备原有基础上进行主机结构与自动控制系统设计。

　　1主机结构

　　KDB一140生产TO一92时，条状框架从上料器中逐排分离出来，然后进入轨道，粘结完芯片之后，进入卸料器，以便送到下工序中。生产SOT·23时，盘状卷带框架慢慢释放，进入封闭轨道中，粘结完芯片以后在自动切断机中切成条状，然后再送到下道工序。由于框架不同，生产TO一92时的上料器、轨道和卸料器都要被拆除，重新设计放带机构和封闭轨道。

　　1.1放带机构设计

　　SOT一23框架厚为0.1mm，非常柔软，一般是卷在一个塑料筒轴心上，为了防止框架变形，每层框架之间用一层纸隔开。工作时将卷带插在一个交流电机带动的轴上，框架一头伸进封闭轨道内，由进料器电机拖动框架向前运动，卷纸一头盘绕在由力矩电机带动的转盘上，力矩电机一直通电。当上极限传感器感应到框架时，交流电机动作，卷带缓慢地释放出来，同时力矩电机开始收紧纸带，直到下极限传感器感应到框架，交流电机和力矩电机才停止运动。为了防止框架释放进程中，由于卷带盘卷得太紧或太松，造成框架释放不出来，或一次释放得太多，造成框架变形，在框架释放路径上设置了2个接地传感器，平时处于高电位，当框架碰到任一个接地传感器时，相应传感器变成零电位，机器立即停机报警，整个放带机构结构如图1所示。

　　1.2封闭轨道的设计

　　SOT·23框架平放在封闭轨道内，在轨道出口处有一个伺服电机，当一列框架完成芯片粘结后，电机立即运转，拖动框架迅速向前运动，在轨道入口处安装了一个对射型光纤传感器，当框架前进一个节距时，光纤传感器感应到框架的定位孔，立即控制电机停止。SOT·23封装一般在410-45013的高温下采用共晶粘结，框架在高温下极易氧化，因此在封闭轨道内按19：1的比例通AN，和H，混合气体，保护框架不被氧化，整个封闭轨道的结构如图2所示。

　　2控制系统设计

　　2.1硬件结构

　　KDB一140自动粘片机原有的上料器、轨道和卸料器在开机和运行过程中，有自检和运动，它们与整机运行之间有一定的时序和配合关系?，当这3部分被拆除之后，由于其相应的控制电路和程序与整机固化连接在一起，不能更改。因此需要通过PLC来接收传感器的信号，并按照整机运行时的时序要求，及时将信号反馈给粘片机，使自动粘片机能正常运行。

　　由于一般PLC采用DC24V电源，粘片机控制电压使用DC5V电源，为了防止干扰，保证粘片机动作可靠，对PLC与粘片机之间的信号连接采用P521进行光电隔离。新增加的放带机构和封闭轨道的进位电机运动也由PLC控制，放带机构的任务是保证在框架不变形的基础上，及时为进位电机进位提供框架。为了配合整机运动时序，进位电机的起始信号取自原机的条状框架进位信号，由于原机的进位信号为5V的脉冲信号，脉冲时间为200ms，为了防止信号干扰产生误动作，PLC通过光电隔离对原机的脉冲信号计数，当数到5个脉冲之后，PLC以更高的频率给封闭轨道进位电机发出脉冲指令，力保在200ms之内，光纤传感器能感应到框架的定位孔，从而能按照时序要求准确地进位，PLC接口及硬件结构如图3所示。

　　由于PLC需要对原机进位高频脉冲计数，并要发出更高频率的脉冲信号，根据输入输出总点数，实际选用FXlN-。oMT PLC，其高速计数器可以捕获60kHz的脉冲，高速输出响应达到100kHzl21。

　　2.2程序设计 

　　KDB-140粘片机开机时，按顺序对所有传感器状态都要进行检测，各运动部件相应地回到原位，当检测到上料器、轨道和卸料器时，PLC发出信号给对应的传感器接口，使自动粘片机主机认为相应部分的动作已经完成，开始下一部分检测，直至所有部分检测完毕，进到工作状态。

　　自动运行中，当PLC检测到粘片机5个进位脉冲信号时，立即发出高频脉冲，使框架在封闭轨道内迅速行进一个节距，以便粘结芯片;当SOT.23框架行进到接近放带机构上极限传感器时，放带机构同时动作，将框架源源不断地释放出来，直到下极限传感器感应到框架才停止，如此不断循环，整个控制流程如图4所示。

　　3结论

　　一台设备改造总共约需5万元人民币，机器产能与产品质量维持原有水平，机器开机、操作过程不变，运行可靠，满足了企业产品升级换代的需要，具有进一步的推广价值，现已有多台同类型的设备改造后投入生产。

1 引言

　　传统的磁粉生产线采用的是继电器控制系统，自动化程度低，可靠性差，维护难度大，已满足不了用户需求。本文中采用三菱PLC和MOVICON组态软件组成控制系统，使得整条生产线实现自动控制及终端监控保护，提高了关键工艺的生产精度，降低了工人劳动强度，提高了生产效率。

　　2 生产线工艺流程简介

　　磁粉生产时需要根据不同的牌号选择组分，然后依次进行分散砂磨搅拌、煅烧和筛选等工艺得到终的成品颗粒。主要工艺流程如右图l所示。其中关键的工艺部分为配料工艺和煅烧工艺。

　　为实现进料，并进料量大小根据生产要求连续可调，采取定量进料装置。配料工艺流程如下：按下PC机上配料启动按钮，系统首先检测各原料仓的料位均非低料位，选择氧化铁料仓或备用仓，然后等待分散机的请求配料信号，否则，不启动配料秤。当配料秤的启动条件满足后，系统按PC机预先设定好的大加水、氧化锰、氧化锌、氧化铁、小加水的配比重量进行称量。(配比重量可以在F800配料仪表上进行任意更改)。煅烧工序则对预烧反应所需的温度，压力及气氛要求，采取温度、压力控制装置且可实现自动调节，从而更适合于高性能铁氧体的湿法预烧。

　　3 控制系统简介

　　磁粉自动化生产线控制系统采用三菱CCbbbb现场总线控制，在中央控制室设有各工艺段主控制柜及中央操作台，在中央操作台上装有两台P C机及各种反应现场温度、压力及重量的仪表，其中一台P C机作为整个制粉线的监控，现场装有四个摄像头监视生产设备运行情况，另一台PC机作为制粉线控制系统上位机，采用MOvI CON监控软件，监控制粉线各生产设备运行状态，包括手动、自动、停止、急停等状态。在各工艺段装有现场小控制箱，箱体面板上有简单操作按钮及指示灯，内有CCbbbb I/O模块，与现场控制电磁阀、位置开关、料位计、按钮等相连。中央控制室PLC与各现场C Cbbbb模块组成C Cbbbb现场总线控制。

　　4 PLC系统

　　4.1硬件配置

　　三菱Q系列PLC是模块化的PLC系统，满足大、中规模系统要求，为适应各种自动化控制任务，模块可自由扩展。本控制系统采用的CPU为三菱Q06H。为满足分析、统计生产线检测和控制对象的功能要求，整个系统需要一块以太网模块、四块CCbbbb远程通讯模块、四块模拟量输入输出模块Q68ADI、七块输入模块QX40、九块输出模块QYl0和19块CC bbbb现场输入输出模块。图2为硬件组态。

　　4.2程序设计

　　P L C系统主要任务是完成生产线设备的手动、自动逻辑控制。采用LAD梯形图模块化编程，程序可读性强。根据工艺要求设置了9个程序块：配料程序块，分散1程序块、预烧程序块、分散2程序块、搅拌1程序块、搅拌2程序块、红喷程序块、成品程序块和数据传输程序块。配料工艺是整个生产线的核心工艺，以下简单介绍PLC系统在配料工艺中的应用：

　　1)按下PC机上配料启动按钮后，系统首先检测各原料仓的料位均非低料位，在画面上选择氧化铁料仓和备用仓的选通情况，然后等待分散机的请求配料信号，有一个条件不满足，就不启动配料秤。如图3：

　　2)当配料秤的启动条件满足后，系统按工艺流程设定好的大加水、氧化锰、氧化锌、氧化铁、小加水的配比重量进行秤量。(配比重量可以在F800配料仪表上进行任意更改)。

　　3)秤量的工作过程为：启动配料仪表，仪表首先置0。先秤大加水，大加水阀打开，达到设定值自动关闭。再秤氧化锰，仪表输出粗加料SP 1和细加料SP2两个信号，使螺旋和振动料斗同时运行，另外螺旋给料机压缩空气破拱也开始工作，螺旋给料机通过变频器工作为高速给料(Y1BD)当秤量至细加料时，粗加料信号结束，螺旋给料机通过变频器改为低速运行(Y1BE)，如图4。同时振动料斗停止，当螺旋给料机运行直至重量与设定值一致，仪表输出氧化铁秤完信号，在粗加料的过程中，排料秤高速搅拌，等细加料的时候，配料秤低速搅拌。延时5秒后，再次将仪表置0。

　　4)依次进行氧化锌、氧化铁的秤量。然后开始高搅拌1 5分钟(时间可以通过MOVI CON画面进行设置)，搅拌完成后打开排料阀，排料时间为2分钟(图5)。然后开始小加水，秤量完成后开始小搅拌，搅拌时间到后打开排料阀，排料时间进行氧化锌、氧化铁的秤量。秤量完成后开始高速搅拌1 5分钟，搅拌完成后打开排料阀，排料时间为4分钟。全部秤完后，输出一个秤量完成信号。标志着一次秤量结束，同时进行秤量计数加1。等记数为2的时候，启动高速分散程序块。

　　4.3 PLC地址分配

　　如图6。

　　5 监控系统

　　5.1监控软件

　　MOVICON是新一代自动化监控软件，由意大利自动化软件供应商PROGEA公司开发。该公司自1990年开始开发基于Microsoft?bbbbbbs平台的自动化监控软件，软件以简单易用、稳定可靠著称。根据工艺要求该生产线控制系统设计十个人机功能画面，直接对现场设备的运行状态进行实时监控及报警、设置、管理工艺参数。 

　　5.2工控机

　　由于MOvICON是基于Microsoft?bbbbbbs平台开发的招待会监控软件，所以工控机采用普通的PC机，安装程序采用bbbbbbs 2000系统。MOVICON运行时将检查用户的授权，授权的硬件为USB加密狗。

　　5.3 建立MOVICON与PLC的通讯

　　1)PLC通讯设置

　　用PLC编程软件GX—DEVELOPER设置PLC网络参数：

　　①操作设置(operational setting)中的IP地址设置，如图7：

　　②在开放设置中进行端口设置，如图8：

　　需要注意的是图7的端13 2000，2001为16进制，而在MOVICON通讯设置中需要填写10进制值。2000，2001对应的10进制为8192，8193。

　　2)MOVICON的设置

　　先添加通讯驱动：Mitsubishi—Melsec—Q TCP，然后打开该驱动属性窗口，在其stations属性组中，按“Add”按钮增加站定义，通常一个站定义对应一个PLC，可以定义多个站定义多个PLC，如图9：

　　上述地址及端口与PL C以太网参数对应。

　　5.4建立MOVICoN变量

　　1)点击变量属性窗口的动态属性项的右边的省略号，打开变量浏览器。在变量浏览器窗口中选择通讯驱动，双击通讯窗口中已定义的 TCP打开任务属性窗口，选择上面定义的站AA，以及需关联的PLC地址DO，如图10：

　　2)直接在变量属性窗13中的动态属性项中填写

　　如图1 1：

　　[RVlMELSEC—Q TCP.Sta=AAlAddr=D0

　　5.5建立监控画面

　　MOVICON开发系统提供了丰富的图形对象和动画连接类型，如命令语言连接、模拟值输出连接、属性变化连接、闪烁、旋转连接等.通过对画面中图形对象的动画连接及命令语言程序，实现画面监控系统和生产现场数据的同步动态变化。图1 2为配料工艺的画面：

　　5.6启动工控机系统后自动运行MOVICON软件设置

　　将MOvICON软件安装生成的MOVICON.exe运行系统快捷方式拷贝到“系统开始一程序一启动”中，这样工控机一启动就自动运行MOVICON。以上工作完成后，经过组态外部的I/O、温度，重量、压力等现场数据就能实时传递给监控系统并进行生产过程控制。

　　6 结束语

　　该系统一经运用，降低了生产流程中的关键工艺难度，提高了工作效率、产品产能及合格率，从根本上提高了磁粉生产线的自动化程度，在用户处使用3年，效果良好。