FAD2500點(diǎn)膠設備數據采集快速實(shí)現方法

0 引言

粘接工藝是微波組件類(lèi)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(guò)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?？煞譃槿斯c(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)膠機完成自動(dòng)點(diǎn)膠工藝。

全自動(dòng)點(diǎn)膠機主要用于微波組件等電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中導電銀膠、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(guò)垂直固化爐或烘箱，加熱固化膠材，最終實(shí)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(xiàn)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(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，設備運行穩定，大量應用于微組裝行業(yè)。然而，面向該型設備的自動(dòng)數據采集研究及應用，在公開(kāi)報道中關(guān)于該型設備的自動(dòng)數據采集的研究與報道較少且缺乏直接指導意義，同時(shí)廠(chǎng)家提供的通信手冊也缺乏示例介紹?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/FAD2500">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(chǎn)線(xiàn)的數字化集成需求^[2]，作者選取FAD2500 進(jìn)行數據自動(dòng)采集研究，通過(guò)對該型設備采用的SECS/GEM 通信協(xié)議進(jìn)行分析研究、二次開(kāi)發(fā)、應用測試，實(shí)現了對該型設備數據的自動(dòng)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(chǎn)品，有著(zhù)生產(chǎn)節奏靈活的優(yōu)勢。但隨著(zhù)產(chǎn)品向大批量、單一品種的轉變，人工操作已無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)能的需求。加之數字化時(shí)代的到來(lái)，無(wú)論是生產(chǎn)進(jìn)度監控、產(chǎn)能分析、質(zhì)量管控等關(guān)鍵點(diǎn)都需要對單臺設備進(jìn)行集成^[3]，需要通過(guò)直接獲取設備數據進(jìn)行過(guò)程監控，從而進(jìn)一步提升設備加工良率和設備產(chǎn)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(xié)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(shí)施，其詳細說(shuō)明可以參考SEMI 國際標準文件的E30部分^[5]，在此不做過(guò)多介紹。

1.3 采集平臺搭建

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

2   數據采集實(shí)施

2.1 IP地址設置

FAD2500 型點(diǎn)膠機具有兩個(gè)網(wǎng)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(diǎn)膠機進(jìn)行數據采集僅需要對本地連接2 的IP 地址進(jìn)行設置即可。本文對設備工控機中的本地連接2 的TCP/IPv4 進(jìn)行如下設置：

1）IP 地址設置為192.168.10.11；

2）子網(wǎng)掩碼設置為255.255.255.0；

3）默認網(wǎng)關(guān)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(jìn)行如下設置：

1）IP 地址設置為192.168.10.101；

2）子網(wǎng)掩碼設置為255.255.255.0；

3）默認網(wǎng)關(guān)設置為192.168.10.254。

2.2 通信建立流程

通過(guò)SECS/GEM協(xié)議建立通信連接需要請求通信、設備切換在線(xiàn)模式、請求設備在線(xiàn)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 地址設置后，在設備的控制軟件上將GEM設置中的“通信狀態(tài)切換”設置為“ENABLED”。之后，在筆記本端打開(kāi)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(lái)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L(cháng)0，并且刪除默認的MDLN、SOFTREV 這兩個(gè)參數。完成上述設置后，FASTsim 調試工具發(fā)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(xiàn)

完成通信連接的建立后，需要在設備端進(jìn)行設置，將控制器的狀態(tài)進(jìn)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(xiàn)

完成設備遠程在線(xiàn)的設置后，FASTsim 調試工具向設備發(fā)送S1F17 請求設備在線(xiàn)，設備回復S1F18，參數值為2，表示設備已經(jīng)在線(xiàn)，如圖6 所示。至此，FAD2500型點(diǎn)膠機SECS/GEM協(xié)議的通信建立已完成。

圖6 請求設備在線(xiàn)

3   數據采集結果

為進(jìn)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(fā)送S1F3 命令請求讀取FAD2500 型點(diǎn)膠設備的所有實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)變量值讀取

同時(shí)，在不設置ECID 值的條件下，使用S2F13 命令讀取FAD2500 型點(diǎn)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(shí)時(shí)變量值和常量值均可進(jìn)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(yǔ)言，按照上述實(shí)施流程進(jìn)行數據采集程序的編寫(xiě)，采集到的數據可以根據使用環(huán)境直接顯示或者存儲到相應的數據庫。

4   結束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)例細化 了FAD2500 型點(diǎn)膠設備進(jìn)行數據采集的具體過(guò)程，對該型設備的通信相關(guān)業(yè)務(wù)提供了較為詳盡的實(shí)例說(shuō)明，有助于進(jìn)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(chǎn)品數字化產(chǎn)線(xiàn)集成等提供有價(jià)值的參考。

參考文獻：

[1]王明玥,曲曉偉,劉同磊,等.一種組網(wǎng)式工業(yè)數據采集分析系統[J].電氣傳動(dòng),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(shí)現方法[J].現代電子技術(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)化設備數據采集系統的開(kāi)發(fā)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(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年1月期）