向欣

（四川虹視顯示技術(shù)有限公司，四川成都　611731）

OLED老化機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì)

向欣

（四川虹視顯示技術(shù)有限公司，四川成都611731）

老化機(jī)是OLED生產(chǎn)制造中的重要工藝設(shè)備，論文基于老化工藝要求，分析了老化機(jī)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了適用于實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的PLC程序（梯形圖）。該程序簡(jiǎn)潔實(shí)用，操作人員只需通過(guò)簡(jiǎn)單操作即可進(jìn)行老化作業(yè)。此外在運(yùn)行中的各種警示信號(hào)，確保了老化機(jī)在使用中安全可靠。

OLED；老化機(jī)；PLC；程序設(shè)計(jì)

0　引言

近年來(lái)隨著有機(jī)電致發(fā)光顯示器件（OrganicLight-Emitting Device，OLED）制造技術(shù)不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)OLED的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，因此必須在器件封裝后進(jìn)行老化處理，通過(guò)老化處理可以使得有機(jī)材料的發(fā)光特性趨于穩(wěn)定，從而保證器件在日后使用中的穩(wěn)定性和可靠性［1］。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程的老化機(jī)是OLED生產(chǎn)制造中重要工藝設(shè)備，它的主要原理是通過(guò)在設(shè)定的溫度下對(duì)OLED器件施加一定時(shí)間的特定電壓或電流，使得器件內(nèi)部的有機(jī)發(fā)光材料加速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而加速不良品的出現(xiàn)以便及時(shí)進(jìn)行甄別篩選［2］。

1　老化機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

本機(jī)器是一種半自動(dòng)化設(shè)備，除OLED器件的裝卸需要人工完成外，其他過(guò)程由機(jī)器完成。控制系統(tǒng)主要有上位PC機(jī)、老化信號(hào)發(fā)生器、PLC組成。其中上位PC機(jī)裝有相應(yīng)的應(yīng)用軟件，主要完成人機(jī)交互、老化信號(hào)的參數(shù)設(shè)定、接受PLC的狀態(tài)指令；老化信號(hào)發(fā)生器用于輸出特定的電流和電壓信號(hào)；PLC用于控制老化機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、溫度監(jiān)控以及運(yùn)行狀態(tài)的輸出。老化艙體內(nèi)裝有多個(gè)用于固定OLED器件的治具，其背面的PCB驅(qū)動(dòng)板依靠多個(gè)氣缸同時(shí)推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)與器件的電氣連通。加熱器位于艙體底部，用于艙體關(guān)閉后的內(nèi)部加熱。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

在實(shí)施老化作業(yè)之前，操作員首先打開(kāi)老化艙體大門(mén)，使用艙內(nèi)的驅(qū)動(dòng)治具固定OLED器件，然后使用手動(dòng)按鈕來(lái)驅(qū)動(dòng)安裝在治具背面的氣缸推動(dòng)PCB驅(qū)動(dòng)板，并檢測(cè)PCB驅(qū)動(dòng)板與OLED器件的對(duì)位效果，之后關(guān)閉艙門(mén)方可開(kāi)始進(jìn)行老化作業(yè)。

圖1　老化機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 The system configuration of aging machine

2　PLC程序設(shè)計(jì)

2.1老化機(jī)PLC的控制要求

程序采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式控制，自動(dòng)模式用于正常操作狀態(tài)，按下開(kāi)始按鈕后，氣缸推動(dòng)驅(qū)動(dòng)PCB與OLED器件接通，艙體內(nèi)開(kāi)始加熱升溫。在達(dá)到設(shè)定溫度后，程序發(fā)出指令，此時(shí)達(dá)到正常老化狀態(tài)（即機(jī)械位置和溫度都達(dá)到老化工藝要求），老化信號(hào)發(fā)生器向OLED器件發(fā)出特定電壓或電流信號(hào)。在溫控時(shí)間結(jié)束和老化信號(hào)停止輸出后，系統(tǒng)發(fā)出警示信號(hào)，按下停止按鈕結(jié)束老化作業(yè)。手動(dòng)模式適用于操作人員確認(rèn)器件與治具的固定狀態(tài)和維修人員進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)的情況，通過(guò)使用單一的手動(dòng)按鈕來(lái)控制氣缸的前進(jìn)和后退，且不受其它輸入信號(hào)的影響。老化機(jī)PLC控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2　老化機(jī)PLC控制結(jié)構(gòu)框圖Fig.2 The structure block of PLC control system

2.2編程元件分配表

基于老化機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，本文選擇FX3U-16MR/ES型PLC。端口I/ O點(diǎn)分配如表1所示；輔助繼電器分配如表2所示；其他編程元件分配如表3所示。

表1　端口I/O分配表Tab.1 The distribution of I/O ports

表2　輔助繼電器分配表Tab.2 The distribution of auxiliary relays

表3　其他編程元件分配表Tab.3 The distribution of other program elements

2.3PLC程序設(shè)計(jì)

（1）治具進(jìn)退的控制。在OLED老化作業(yè)中，同一批次制造的OLED器件工藝狀態(tài)相同，運(yùn)行過(guò)程中所有氣缸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也相同（同時(shí)進(jìn)退），因此僅需要兩個(gè)繼電器Y0、Y1來(lái)控制電磁閥的狀態(tài)。所有電磁閥采用三位五通式，未通電時(shí)閥芯處于中間位置，線(xiàn)圈的通電時(shí)間設(shè)定為1.5秒。如圖3所示：在自動(dòng)模式下按下開(kāi)始按鈕X1，觸發(fā)輔助繼電器M0并自鎖，進(jìn)而通過(guò)輔助繼電器M1形成1.5秒（T0）的執(zhí)行時(shí)間給繼電器Y0，進(jìn)而通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸推進(jìn)；在老化作業(yè)結(jié)束后按下停止按鈕X2，通過(guò)輔助繼電器M2形成1.5秒（T1）的執(zhí)行時(shí)間給繼電器Y1，進(jìn)而通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸退回。當(dāng)氣缸保持在推進(jìn)狀態(tài)時(shí)，說(shuō)明PCB驅(qū)動(dòng)板與OLED器件接觸，取其狀態(tài)為M8。

圖3　控制治具進(jìn)退的梯形圖Fig.3 Ladder diagram for jig controlling

手動(dòng)模式僅靠手動(dòng)按鈕X3單獨(dú)控制氣缸進(jìn)退，程序通過(guò)INCP指令對(duì)寄存器D0賦值，使其對(duì)應(yīng)不同的控制狀態(tài)，同樣達(dá)到控制氣缸的效果。寄存器D0的初始值為K0（D0=K0），當(dāng)手動(dòng)按鈕觸發(fā)，D0的值自加（D0=K1），此時(shí)通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸推進(jìn)的同時(shí)輸出時(shí)間繼電器T2，T2持續(xù)1.5秒（電磁閥執(zhí)行時(shí)間）后將K2賦值給D0（D0=K2）；當(dāng)再次按下手動(dòng)按鈕后，INCP指令使寄存器D0自加（D0=K3），此時(shí)通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸退回的同時(shí)輸出時(shí)間繼電器T3，T3持續(xù)1.5秒后將K0賦值給D0（D0=K0），此時(shí)完成了一個(gè)程序循環(huán)，D0恢復(fù)到初始狀態(tài)，即手動(dòng)模式完成了復(fù)位。

（2）老化溫度的控制。如圖4所示，在艙門(mén)關(guān)閉的信號(hào)X4輸入的前提下，按下始按鈕X1時(shí)即開(kāi)始加熱，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，來(lái)至溫控器的信號(hào)X005接通，取該信號(hào)的上升沿為M3，下降沿為M5，老化溫度的維持狀態(tài)為M4，并鎖定老化溫度的啟動(dòng)狀態(tài)M6。程序根據(jù)輸入的溫度狀態(tài)來(lái)控制固態(tài)繼電器Y2，進(jìn)而控制加熱器的工作狀態(tài)以維持艙內(nèi)處于老化溫度。

在OLED器件與治具處于正常接通（M8），艙內(nèi)處于老化溫度（M6）且老化時(shí)間未結(jié)束（X6）的情況下，PLC向上位PC機(jī)反饋艙體內(nèi)部處于正常老化運(yùn)行的信號(hào)Y3。此時(shí)上位機(jī)即刻發(fā)出指令，啟動(dòng)老化信號(hào)發(fā)生器通過(guò)PCB板輸出特定電壓或電流給OLED器件。

圖4　控制老化溫度的梯形圖Fig.4 Ladder diagram for aging temperature

圖5　控制警示信號(hào)的梯形圖Fig.5 Ladder diagram for warning signals

（3）警示信號(hào)的控制。如圖5所示，當(dāng)發(fā)生事故或操作人員按下急停開(kāi)關(guān)X0時(shí)，紅色警示燈Y4處于常亮狀態(tài)；當(dāng)老化機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，艙門(mén)中途就被打開(kāi)，紅色警示燈處于閃爍亮狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于老化停止?fàn)顟B(tài)且未按下急停開(kāi)關(guān)X0時(shí)，黃色警示燈Y5處于常亮狀態(tài)；在老化機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)且在設(shè)定溫度下運(yùn)行時(shí)，黃色警示燈處于閃爍亮狀態(tài)。當(dāng)老化機(jī)一旦處于開(kāi)啟狀態(tài)且艙體內(nèi)在加熱升溫中時(shí)，綠色警示燈Y6處于閃爍狀態(tài)；在達(dá)到正常老化狀態(tài)且收到上位PC機(jī)發(fā)出電控老化信號(hào)輸出時(shí)，綠色警示燈就會(huì)停止閃爍并一直處于常亮狀態(tài)。

在設(shè)定的老化溫度時(shí)間結(jié)束后，蜂鳴器Y7發(fā)出持續(xù)5秒的脈沖報(bào)警（M7），提示操作人員本批次器件的老化作業(yè)已經(jīng)完成；當(dāng)艙體內(nèi)處于正常老化狀態(tài)（Y3）但老化信號(hào)發(fā)生器（X7）并未輸出，蜂鳴器會(huì)一直發(fā)出脈沖報(bào)警直到這個(gè)異常情況被處理；如果在老化作業(yè)中出現(xiàn)異常狀況，操作人員按下急停鍵X0，蜂鳴器即一直處于報(bào)警狀態(tài)直到操作者按下停止開(kāi)關(guān)X2。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文基于OLED的老化工藝要求，分析了老化機(jī)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出適用于實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的PLC程序（梯形圖）。該程序簡(jiǎn)潔實(shí)用，操作人員只需通過(guò)簡(jiǎn)單操作即可完成對(duì)老化機(jī)的機(jī)械、溫度、電信號(hào)輸出的控制，并且對(duì)設(shè)備各種狀態(tài)均有警示輸出，確保了設(shè)備使用的安全性。

［1］張新穩(wěn)，胡琦.有機(jī)電致發(fā)光器件的穩(wěn)定性［J］.物理學(xué)報(bào)，2012，20.

［2］向欣，任海，黃俊，等.一種OLED老化擴(kuò)展系統(tǒng)［P］.中國(guó)：2014201 14805，4.2014/10/22.

［3］宋伯生.PLC編程實(shí)用指南［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［4］張還.三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2011.

PLC Program Design for OLED Aging Machine

XIANG Xin
（Sichuan CCO Display Technology Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 611731，China）

Aging machine is a key processing equipment in OLED manufacturing.In this paper，the control structure of aging system is analyzed and the PLC program（Ladder）is designed on the base of the aging technology.This program is simple，practical and the aging work can be completed with easy operation.Besides，those different kinds of alarm signals can be used for the safe running of the machine.

OLED；aging machine；PLC；program design

TB47

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.06.044

1002-6673（2015）06-123-03

2015-09-16

向欣（1981－），男，在職研究生，工程師。主要研究方向：機(jī)械自動(dòng)化、工業(yè)工程，申請(qǐng)專(zhuān)利四十余項(xiàng)。