FAD2500點膠設備數據采集快速實現方法

0 引言

粘接工藝是微波組件類電子產品生產中一種常用的對元器件、電路基板等進行組裝的工藝方法。在粘接工藝中，點膠是必不可少的一道工序，點膠的工藝過程質量水平直接決定了元器件粘接組裝的質量，進而對電子產品組裝良率和產品性能具有重要影響^[1]。點膠通常可分為人工點膠與自動點膠。其中，在組裝精度與一致性要求較高、批量較大的電子產品生產中，通常選用全自動點膠機完成自動點膠工藝。

全自動點膠機主要用于微波組件等電子產品生產過程中導電銀膠、紅膠等膠材的高精度自動點涂。膠材點涂后，采用自動貼片機或手工貼片的方式將芯片、電容、電路片等器材貼裝到基板表面，再通過垂直固化爐或烘箱，加熱固化膠材，最終實現芯片等元器件與基板/ 腔體間的電氣連接及機械連接。其中，導電膠起到導熱、導電、緩沖、機械支撐等作用, 是后道貼片、引線鍵合工序所包含的器件貼裝、金絲焊接的基礎，對于金絲鍵合等工藝質量具有重要影響。典型微波組件生產工藝流程圖如圖1 所示，其中自動點膠是重要工藝之一。

FAD2500 作為一款市面上成熟的貨架產品，其點膠性能優異，設備運行穩定，大量應用于微組裝行業。然而，面向該型設備的自動數據采集研究及應用，在公開報道中關于該型設備的自動數據采集的研究與報道較少且缺乏直接指導意義，同時廠家提供的通信手冊也缺乏示例介紹。基于FAD2500 設備的應用廣泛性和代表性，面向設備的數字化改造與微組裝產線的數字化集成需求^[2]，作者選取FAD2500 進行數據自動采集研究，通過對該型設備采用的SECS/GEM 通信協議進行分析研究、二次開發、應用測試，實現了對該型設備數據的自動采集和應用驗證。

1   總體方案

1.1 需求分析

傳統的人工操作，對于小批量、多品種的產品，有著生產節奏靈活的優勢。但隨著產品向大批量、單一品種的轉變，人工操作已無法滿足產能的需求。加之數字化時代的到來，無論是生產進度監控、產能分析、質量管控等關鍵點都需要對單臺設備進行集成^[3]，需要通過直接獲取設備數據進行過程監控，從而進一步提升設備加工良率和設備產出能力，這對設備的數據采集提出了迫切的需求^[4]。

1.2 設備通信協議

FAD2500 與上位機的通信接口符合GEM（通用設備模型）標準。GEM 標準為所有半導體制造設備定義了SECS-Ⅱ（SEMI 設備通信標準2）通信接口的標準實施，其詳細說明可以參考SEMI 國際標準文件的E30部分^[5]，在此不做過多介紹。

1.3 采集平臺搭建

本文以FAD2500點膠機為例，以筆記本電腦為終端，利用FASTsim 調試工具，通過RJ45 網口，對點膠機進行數據采集，采集平臺硬件示意如圖2 所示，點膠機的網口位于設備背面底部。

2   數據采集實施

2.1 IP地址設置

FAD2500 型點膠機具有兩個網口，其中本地連接1是設備工控機與PLC 的通信接口，本地連接2 是設備工控機與外界通信的接口。因此，對點膠機進行數據采集僅需要對本地連接2 的IP 地址進行設置即可。本文對設備工控機中的本地連接2 的TCP/IPv4 進行如下設置：

1）IP 地址設置為192.168.10.11；

2）子網掩碼設置為255.255.255.0；

3）默認網關設置為192.168.10.254。

需要注意的是，設備工控機本地連接1 與本地連接2 的IP 地址需要有所區別，本例中本地連接1 的IP 地址為192.168.10.1。

對筆記本端的本地連接進行如下設置：

1）IP 地址設置為192.168.10.101；

2）子網掩碼設置為255.255.255.0；

3）默認網關設置為192.168.10.254。

2.2 通信建立流程

通過SECS/GEM協議建立通信連接需要請求通信、設備切換在線模式、請求設備在線等3 個步驟，具體流程如圖3 所示。

圖3 通信建立流程圖

2.3 請求建立通信

完成IP 地址設置后，在設備的控制軟件上將GEM設置中的“通信狀態切換”設置為“ENABLED”。之后，在筆記本端打開FASTsim 調試工具，使用S1F13命令，請求與設備建立通信。按照FAD2500-SECS 通信手冊上的要求，S1F13 命令使用List0 來請求建立連接，并且不需要附加任何變量參數。因此，需要將FASTsim中的默認值從L2 更改為L0，并且刪除默認的MDLN、SOFTREV 這兩個參數。完成上述設置后，FASTsim 調試工具發送S1F13 命令給設備，設備回復S1F14 命令到筆記本，二者建立通信連接如圖4 所示。

圖4 建立通信連接

2.4 請求設備在線

完成通信連接的建立后，需要在設備端進行設置，將控制器的狀態進行切換， 從“OFFLINE” 設置到“ONLINE REMOTE”，如圖5 所示。

圖5 設置設備遠程在線

完成設備遠程在線的設置后，FASTsim 調試工具向設備發送S1F17 請求設備在線，設備回復S1F18，參數值為2，表示設備已經在線，如圖6 所示。至此，FAD2500型點膠機SECS/GEM協議的通信建立已完成。

圖6 請求設備在線

3   數據采集結果

為進一步驗證通信建立的效果，在不設置SVID 值的條件下，FASTsim 調試工具向設備發送S1F3 命令請求讀取FAD2500 型點膠設備的所有實時變量，設備回復S1F4，并將所有變量值附后，如圖7 所示。

圖7 設備實時變量值讀取

同時，在不設置ECID 值的條件下，使用S2F13 命令讀取FAD2500 型點膠設備的所有設置常量，設備回復S2F14，并將所有變量值附后，如圖8 所示。

圖8 設備設置常量值讀取

至此，設備所有的實時變量值和常量值均可進行采集，完成設備數據采集的基礎工作。后續可以使用C#、Python、Java 等高級語言，按照上述實施流程進行數據采集程序的編寫，采集到的數據可以根據使用環境直接顯示或者存儲到相應的數據庫。

4   結束語

本文通過實例細化 了FAD2500 型點膠設備進行數據采集的具體過程，對該型設備的通信相關業務提供了較為詳盡的實例說明，有助于進行數據采集或設備數字化集成的工程師快速、準確地與設備建立通信，可為微組裝等電子產品數字化產線集成等提供有價值的參考。

參考文獻：

[1]王明玥,曲曉偉,劉同磊,等.一種組網式工業數據采集分析系統[J].電氣傳動,2021,51(24):63-74.

[2]馬志艷,石敏.一種多通路數據采集系統快速實現方法[J].現代電子技術,2022,45(10):26-30.

[3]喬麗,崔海龍,侯一雪,等.多芯片點膠貼片系統的工藝與控制特性分析[J].電子工藝技術,2022,43(1):29-40.

[4]張宏志.自動化設備數據采集系統的開發與應用[J].南方農機,2020,51(5):218.

[5]SEMI.E30-1103.Generic model for communication and control of manufacturing equipment[S].Global Information & Control Committee,2003.

（本文來源于《電子產品世界》雜志2023年1月期）