FAD2500點(diǎn)膠設(shè)備數(shù)據(jù)采集快速實(shí)現(xiàn)方法

0 引言

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

全自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)主要用于微波組件等電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中導(dǎo)電銀膠、紅膠等膠材的高精度自動(dòng)點(diǎn)涂。膠材點(diǎn)涂后，采用自動(dòng)貼片機(jī)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(shí)現(xiàn)芯片等元器件與基板/ 腔體間的電氣連接及機(jī)械連接。其中，導(dǎo)電膠起到導(dǎo)熱、導(dǎo)電、緩沖、機(jī)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(chǔ)，對于金絲鍵合等工藝質(zhì)量具有重要影響。典型微波組件生產(chǎn)工藝流程圖如圖1 所示，其中自動(dòng)點(diǎn)膠是重要工藝之一。

FAD2500 作為一款市面上成熟的貨架產(chǎn)品，其點(diǎn)膠性能優(yōu)異，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，大量應(yīng)用于微組裝行業(yè)。然而，面向該型設(shè)備的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集研究及應(yīng)用，在公開報(bào)道中關(guān)于該型設(shè)備的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的研究與報(bào)道較少且缺乏直接指導(dǎo)意義，同時(shí)廠家提供的通信手冊也缺乏示例介紹。基于FAD2500 設(shè)備的應(yīng)用廣泛性和代表性，面向設(shè)備的數(shù)字化改造與微組裝產(chǎn)線的數(shù)字化集成需求^[2]，作者選取FAD2500 進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集研究，通過對該型設(shè)備采用的SECS/GEM 通信協(xié)議進(jìn)行分析研究、二次開發(fā)、應(yīng)用測試，實(shí)現(xiàn)了對該型設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和應(yīng)用驗(yàn)證。

1   總體方案

1.1 需求分析

傳統(tǒng)的人工操作，對于小批量、多品種的產(chǎn)品，有著生產(chǎn)節(jié)奏靈活的優(yōu)勢。但隨著產(chǎn)品向大批量、單一品種的轉(zhuǎn)變，人工操作已無法滿足產(chǎn)能的需求。加之?dāng)?shù)字化時(shí)代的到來，無論是生產(chǎn)進(jìn)度監(jiān)控、產(chǎn)能分析、質(zhì)量管控等關(guān)鍵點(diǎn)都需要對單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行集成^[3]，需要通過直接獲取設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行過程監(jiān)控，從而進(jìn)一步提升設(shè)備加工良率和設(shè)備產(chǎn)出能力，這對設(shè)備的數(shù)據(jù)采集提出了迫切的需求^[4]。

1.2 設(shè)備通信協(xié)議

FAD2500 與上位機(jī)的通信接口符合GEM（通用設(shè)備模型）標(biāo)準(zhǔn)。GEM 標(biāo)準(zhǔn)為所有半導(dǎo)體制造設(shè)備定義了SECS-Ⅱ（SEMI 設(shè)備通信標(biāo)準(zhǔn)2）通信接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，其詳細(xì)說明可以參考SEMI 國際標(biāo)準(zhǔn)文件的E30部分^[5]，在此不做過多介紹。

1.3 采集平臺(tái)搭建

本文以FAD2500點(diǎn)膠機(jī)為例，以筆記本電腦為終端，利用FASTsim 調(diào)試工具，通過RJ45 網(wǎng)口，對點(diǎn)膠機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集平臺(tái)硬件示意如圖2 所示，點(diǎn)膠機(jī)的網(wǎng)口位于設(shè)備背面底部。

2   數(shù)據(jù)采集實(shí)施

2.1 IP地址設(shè)置

FAD2500 型點(diǎn)膠機(jī)具有兩個(gè)網(wǎng)口，其中本地連接1是設(shè)備工控機(jī)與PLC 的通信接口，本地連接2 是設(shè)備工控機(jī)與外界通信的接口。因此，對點(diǎn)膠機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集僅需要對本地連接2 的IP 地址進(jìn)行設(shè)置即可。本文對設(shè)備工控機(jī)中的本地連接2 的TCP/IPv4 進(jìn)行如下設(shè)置：

1）IP 地址設(shè)置為192.168.10.11；

2）子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0；

3）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.10.254。

需要注意的是，設(shè)備工控機(jī)本地連接1 與本地連接2 的IP 地址需要有所區(qū)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(jìn)行如下設(shè)置：

1）IP 地址設(shè)置為192.168.10.101；

2）子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0；

3）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.10.254。

2.2 通信建立流程

通過SECS/GEM協(xié)議建立通信連接需要請求通信、設(shè)備切換在線模式、請求設(shè)備在線等3 個(gè)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(shè)置后，在設(shè)備的控制軟件上將GEM設(shè)置中的“通信狀態(tài)切換”設(shè)置為“ENABLED”。之后，在筆記本端打開FASTsim 調(diào)試工具，使用S1F13命令，請求與設(shè)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(shù)。因此，需要將FASTsim中的默認(rèn)值從L2 更改為L0，并且刪除默認(rèn)的MDLN、SOFTREV 這兩個(gè)參數(shù)。完成上述設(shè)置后，F(xiàn)ASTsim 調(diào)試工具發(fā)送S1F13 命令給設(shè)備，設(shè)備回復(fù)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(shè)備在線

完成通信連接的建立后，需要在設(shè)備端進(jìn)行設(shè)置，將控制器的狀態(tài)進(jìn)行切換， 從“OFFLINE” 設(shè)置到“ONLINE REMOTE”，如圖5 所示。

圖5 設(shè)置設(shè)備遠(yuǎn)程在線

完成設(shè)備遠(yuǎn)程在線的設(shè)置后，F(xiàn)ASTsim 調(diào)試工具向設(shè)備發(fā)送S1F17 請求設(shè)備在線，設(shè)備回復(fù)S1F18，參數(shù)值為2，表示設(shè)備已經(jīng)在線，如圖6 所示。至此，F(xiàn)AD2500型點(diǎn)膠機(jī)SECS/GEM協(xié)議的通信建立已完成。

圖6 請求設(shè)備在線

3   數(shù)據(jù)采集結(jié)果

為進(jìn)一步驗(yàn)證通信建立的效果，在不設(shè)置SVID 值的條件下，F(xiàn)ASTsim 調(diào)試工具向設(shè)備發(fā)送S1F3 命令請求讀取FAD2500 型點(diǎn)膠設(shè)備的所有實(shí)時(shí)變量，設(shè)備回復(fù)S1F4，并將所有變量值附后，如圖7 所示。

圖7 設(shè)備實(shí)時(shí)變量值讀取

同時(shí)，在不設(shè)置ECID 值的條件下，使用S2F13 命令讀取FAD2500 型點(diǎn)膠設(shè)備的所有設(shè)置常量，設(shè)備回復(fù)S2F14，并將所有變量值附后，如圖8 所示。

圖8 設(shè)備設(shè)置常量值讀取

至此，設(shè)備所有的實(shí)時(shí)變量值和常量值均可進(jìn)行采集，完成設(shè)備數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)工作。后續(xù)可以使用C#、Python、Java 等高級語言，按照上述實(shí)施流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集程序的編寫，采集到的數(shù)據(jù)可以根據(jù)使用環(huán)境直接顯示或者存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

4   結(jié)束語

本文通過實(shí)例細(xì)化 了FAD2500 型點(diǎn)膠設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的具體過程，對該型設(shè)備的通信相關(guān)業(yè)務(wù)提供了較為詳盡的實(shí)例說明，有助于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或設(shè)備數(shù)字化集成的工程師快速、準(zhǔn)確地與設(shè)備建立通信，可為微組裝等電子產(chǎn)品數(shù)字化產(chǎn)線集成等提供有價(jià)值的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王明玥,曲曉偉,劉同磊,等.一種組網(wǎng)式工業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)[J].電氣傳動(dòng),2021,51(24):63-74.

[2]馬志艷,石敏.一種多通路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)快速實(shí)現(xiàn)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2022,45(10):26-30.

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

[4]張宏志.自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī),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(chǎn)品世界》雜志2023年1月期）