1 引言
许多电子产品需要具有绝缘性、防振性、防潮性、防水性等特点，导热灌封胶能解决电子产品“绝缘、散热、防水、密封、防振”等技术要求，但我国电子产品制造业的很多灌胶工序还是由手工操作完成，人工劳动强度大，精度差，直接影响电子产品的产量和质量。为了提高电子产品灌封胶的快速性、均匀性、一致性和安全性，提高生产效率，研究如何提高灌胶工序的自动化控制系统的品质，已成为灌胶工艺的重要革新项目。本文就是针对灌封胶设备的电气自动化控制系统进行研究，采用S7—200型PLC控制灌封胶工艺过程。
2 灌封胶工艺过程
2.1 机械手运动输送电子产品操作过程
机械手整个程序中运用了主控制器S7—200CPU226，电磁阀，旋转限位开关，位置限位开关，异步电机，步进电机等。图1所示机械手将电子产品从A点输送到B点小车上的工艺过程，上升，下降和左移／右移的直线运动，由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当需要执行输送预灌胶的电子产品时，接通电源，下降电磁阀的线圈通电，机械手执行下降程序，此时程序具有断电保持作用，即使线圈失电，仍保持下降运行状态，当上升运动的线圈得电时，下降运行停止。此外，夹紧／放松控制是由电磁阀线圈得电后，机械手执行夹紧动作，当线圈失电时机械手执行放松动作，夹紧／放松动作是由单线圈二位电磁阀推动气缸来完成。设备装有左、右限位开关和上、下限位开关，来控制机械手运动极限
2.2 双组溶液混合搅拌成灌封胶的工艺分析
一般电子产品所用密封灌封胶是由2组溶液组成，例如：双液环氧树脂、双液聚氨酯、双液硅橡胶等二液性树脂材料。目前，许多灌胶机生产厂家采用的方法是将2种不同成份的液体分开放置，由比例泵配比计量。当要灌注时分别自动调出比例，出胶后才进行动态混合，来满足二液型材料的混合质量。此方法需要2个比例泵，混合胶均匀性不能保证，结构复杂、精度差。而本文选用液位传感器检测，传感器的测量参数连续可调，从而控制混合胶比例，并通过搅拌机调至均匀后直接灌胶。从而定量输出，精确稳定，同时可以根据实际要求调节比例及设定液体输出时间限制排出混合胶的输出量，可以更方便适合2种液料自动灌封。使混合灌胶工序连续化，自动化，节省时间，提高混合后质量，无需经人工配料，混合。
1 引言
许多电子产品需要具有绝缘性、防振性、防潮性、防水性等特点，导热灌封胶能解决电子产品“绝缘、散热、防水、密封、防振”等技术要求，但我国电子产品制造业的很多灌胶工序还是由手工操作完成，人工劳动强度大，精度差，直接影响电子产品的产量和质量。为了提高电子产品灌封胶的快速性、均匀性、一致性和安全性，提高生产效率，研究如何提高灌胶工序的自动化控制系统的品质，已成为灌胶工艺的重要革新项目。本文就是针对灌封胶设备的电气自动化控制系统进行研究，采用S7—200型PLC控制灌封胶工艺过程。
2 灌封胶工艺过程
2.1 机械手运动输送电子产品操作过程
机械手整个程序中运用了主控制器S7—200CPU226，电磁阀，旋转限位开关，位置限位开关，异步电机，步进电机等。图1所示机械手将电子产品从A点输送到B点小车上的工艺过程，上升，下降和左移／右移的直线运动，由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当需要执行输送预灌胶的电子产品时，接通电源，下降电磁阀的线圈通电，机械手执行下降程序，此时程序具有断电保持作用，即使线圈失电，仍保持下降运行状态，当上升运动的线圈得电时，下降运行停止。此外，夹紧／放松控制是由电磁阀线圈得电后，机械手执行夹紧动作，当线圈失电时机械手执行放松动作，夹紧／放松动作是由单线圈二位电磁阀推动气缸来完成。设备装有左、右限位开关和上、下限位开关，来控制机械手运动极限。
2.2 双组溶液混合搅拌成灌封胶的工艺分析
一般电子产品所用密封灌封胶是由2组溶液组成，例如：双液环氧树脂、双液聚氨酯、双液硅橡胶等二液性树脂材料。目前，许多灌胶机生产厂家采用的方法是将2种不同成份的液体分开放置，由比例泵配比计量。当要灌注时分别自动调出比例，出胶后才进行动态混合，来满足二液型材料的混合质量。此方法需要2个比例泵，混合胶均匀性不能保证，结构复杂、精度差。而本文选用液位传感器检测，传感器的测量参数连续可调，从而控制混合胶比例，并通过搅拌机调至均匀后直接灌胶。从而定量输出，精确稳定，同时可以根据实际要求调节比例及设定液体输出时间限制排出混合胶的输出量，可以更方便适合2种液料自动灌封。使混合灌胶工序连续化，自动化，节省时间，提高混合后质量，无需经人工配料，混合。
3 PLC通信系统
本系统需要2台S7—200 PLC，即CPU226和CPU224联网通信，通过RS-485通信组成一个使用PPI协议的单主站通信网络。如图1所示，2台S7—200 PLC站的地址设置为CPU224是1号，CPU226是2号，1号是主站，2号是从站，上位机(计算机)地址是0号。2台PLC与装有编程软件的计算机通过RS一485接口和网络连接器组成一个使PPI协议的单主站通信网络。用双绞线分别将连接器的2个A端子连在一起，2个B端子连在一起。其中一台连接器带有编程接口，连接PC／PPI电缆。用PC／PPI电缆分别单独连接各台PLC，在编程软件中通过“系统块”分别将地址设置为1和2，下载到CPU，完成硬件的连接与设置。PC机可用触摸屏完成人机对话，更简单、直观。
图1 2台S7—200 PLC(CPU226和CPU224)联网
4 电气控制系统分析
4.1 机械手电气控制分析
当需要机械手移动电子产品时，开始机械手处于原点位置，按下启动按钮，机械手执行下降指令，碰到下限位开关时停止。此刻夹紧线圈得电，机械手执行夹紧指令，将处于A点的预灌封胶电子产品夹住后，上升线圈得电，机械手执行上升指令，碰到上限位开关时停止。此时右移线圈得电，机械手执行右移指令，碰到右限位开关时停止，若此刻B点小车上无电子产品，则光电传感器接通，下降线圈得电，机械手执行下降指令，碰到下限位开关时停止。此时夹紧线圈失电，机械手执行放松指令，将预灌封胶的电子产品放到B点小车上后，上升线圈得电，机械手再次执行上升指令，碰到上限位开关时停止。同时左移线圈得电，机械手执行左移指令至原点，碰到左限位开关时停止左移。至此，机械手完成了将电子产品从A点移动到B点小车上的全部动作过程，1个循环周期。第1周期与第2周期间隔时间为t5=11 s，表1、表2是CPU226控制机械手输入、输出点分配表。
4.2 混合灌胶流量电气控制分析
混合灌封胶PLC CPU224硬件连接示意图如图2所示。
图2混合灌封胶PLC机CPU224硬件连接示意图
由图6可知，本装置为两种液体混合装置，SL1，SL2，SL3为液面传感器，T为温度传感器，液体A，B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1，YV2，YV3控制，M为搅拌电动机，控制要求如下：按下启动按钮SB1，装置投入运行时，液体A，B阀门关闭，混合灌封胶溶液阀门打开，将容器放空后关闭；液体A阀门打开，液体A流入容器，当液位达到SL22时，Sk动作A阀门自动关闭，打开液体B阀门(其中SL2传感器的测量参数可根据混合溶液的比例进行调整，调整比例为1：1，1：2，1：3直至1：10)。液体B流人容器，当液位达到SL1时，SL1动作B阀门自动关闭。搅拌电动机开始搅动。同时温度传感器T检测混合灌封胶的温度，由此判断混合溶液的流动性。搅拌电动机工作40 s(搅拌机工作时间可根据要求调整)后停止搅动，混合灌封胶溶液阀门打开t1=5 S，开始放出混合灌封胶溶液，对电子产品灌封胶5 S，其灌胶时间可根据电子产品的实际面积与混合灌封胶的流动性进行调整(PLC机定时器的时间)，灌胶完毕电子产品将被输送往下一道工序，输送工具是采用变频器控制电机正反转驱动的小车来实现，左右往返时间分别为t2，t3，设t2=t3-4 S，t2+t3-8 S(其送往时间可根据路程进行调整)，中间停止时间t4=2 s(停止时间也可以根据工艺需要进行调整)，灌胶间隔时间为t5，每隔t2=t2+t3+t4+1s=4 s+4 s+2 s+1 s=11 S混合灌封胶溶液阀门打开5 S。当液面下降到SL3时，SL3传感器由接通变为断开，再过5 s后，容器放空，混合灌封胶溶液阀门关闭，开始下一周期的循环。在上述灌胶工艺过程中t2，t3，t4，t5均可以根据实际进行调整。小车控制电机可用交流电机，可采用S7—200 PLC CPU224与MM440变频器采用USS通信协议，控制电动机实现正反转、启动、运行、调速、自由停车、快速停车、有故障恢复等功能。
停止操作：在当前的混合灌封胶溶液操作完毕后，按下停止按钮SB，，停止操作。工艺流程如图4所示，表3为S7—200 PLC型CPU224机输入、输出点分配表。
5 结论
基于PLC控制的电子产品灌胶机自动化系统与目前市场出售的灌胶机相比其优点如下：1)双组胶混合比例可从1：1至1：10连续可调；2)灌胶时间可从0调至50 min，根据灌胶产品的体积、面积的不同调整灌胶时间；3)灌胶后的产品由小车送到下一工序，小车行驶路程可根据实际情况调节，真正实现全自动化和灌胶机的通用性，解放劳动力，投资少，精度高，产品质量得到保证。目前，单组份的灌胶技术相对成熟，其发展方向是自动化和高精度。而对于双组份的混合灌胶设备的开发，还是一个尚未成熟的领域。本研究开发PLC控制的双液混合自动罐胶机，是电子产品灌封领域的一枝独秀。通过实验证明，电子产品自动灌胶机PLC控制系统能够满足于企业生产要求，在电子产品的灌胶封装工艺中，可大大节省劳动力、提高电子产品质量和生产效率，为企业节省大量资金，增强产品的竞争力。
(审核编辑: 智汇李)
