歐陽焰嘯

（湖南金康電路板有限公司，湖南 益陽 413000）

0 引言

印制電路板（printed circuit board，PCB）生產(chǎn)線中的“無板停機(jī)”，是顯影機(jī)、顯影蝕刻連退膜（developing etching stripping，DES）線、各工序的前后處理線等水平線上一項(xiàng)省水、省電的功能，如圖1所示。

圖1 人機(jī)界面中的無板停機(jī)設(shè)置和監(jiān)視畫面

目前，對無板停機(jī)功能存在一些誤解：“無板停機(jī)”即沒有板之后，到觸摸屏上設(shè)定停機(jī)時(shí)間，水平線就會全線停止，藥水槽的加熱也會隨之停止。加熱需要一定時(shí)間，停下之后溫度降低，有新板重新進(jìn)入時(shí)再升溫，會耽誤生產(chǎn)時(shí)間。當(dāng)無板時(shí)間設(shè)定過短時(shí)，可能會出現(xiàn)板子留在設(shè)備內(nèi)部，無法被輸送出來的問題。當(dāng)新板再進(jìn)入時(shí)，設(shè)備起動會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。

因存在以上原因，部分PCB 工廠會將停機(jī)時(shí)間設(shè)定過長，使這項(xiàng)功能無法真正發(fā)揮省水、省電的作用。例如設(shè)定300 s，但到時(shí)間之后，設(shè)備并不會立刻停止，而是還要經(jīng)過一段緩沖時(shí)間，如果能在此時(shí)手動關(guān)閉，則可以起到省電的作用。

不僅設(shè)備用戶存在上述問題，而且還有部分設(shè)備制造商在程序上使用的是一套2010 年前的舊程序。該程序并非等設(shè)定時(shí)間到之后，逐段停止，而是要等最后一塊板出了收板段才會停下，因此設(shè)定的時(shí)間更長，一般都以分鐘為單位。例如一條軟板DES 線，設(shè)定的無板停機(jī)時(shí)間為30 min。DES 線的功率一般約為150 kW，無板停機(jī)一次，就會浪費(fèi)電能約75 kWh。

為了使水平線設(shè)備用戶正確認(rèn)識無板停機(jī)功能，首先從原理入手進(jìn)行介紹。

1 原理解析

當(dāng)入板電眼發(fā)出的信號間隔小于可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）和人機(jī)界面（human machine interaction，HMI）程序中的設(shè)定時(shí)間時(shí)，PLC 中設(shè)定的無板停機(jī)計(jì)時(shí)器不能動作，無法建立計(jì)時(shí)，因此無板停機(jī)功能不會起作用。

當(dāng)入板電眼沒有檢測到入板信號，且該時(shí)間等于PLC 中程序設(shè)定時(shí)間時(shí)，無板停機(jī)計(jì)時(shí)器即可得電，并開始計(jì)時(shí)。例如由人機(jī)界面設(shè)定無板停機(jī)時(shí)間為30 s，時(shí)間一到，無板停機(jī)功能就會被喚醒產(chǎn)生作用。此時(shí)，設(shè)備的輸送并不會停止，只是各段相關(guān)的噴淋泵依次停止，輸送要等到最后進(jìn)入的一塊板子被完全送出來后才會停止，輸送停止后，整機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)入板電眼檢測到有新板投入時(shí)，又會逐段起動。

具體過程如下：輸送把板子從第一段送到第二段，第一段噴淋泵停止；接著又把板子從第二段送到第三段，第二段的噴淋泵停止，依次接力，噴淋泵逐段停止，直到把板子送出水平線的最后一段，這時(shí)，輸送停止，整機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

需要強(qiáng)調(diào)的是：設(shè)定的無板停機(jī)時(shí)間一到，輸送不會立即停止，整機(jī)更不會全部停下來。會停下來的是噴淋泵（水洗泵或無特殊要求的藥水泵）、強(qiáng)風(fēng)吹干段的風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)吹干段的加熱管，而吹風(fēng)機(jī)將延時(shí)停止。不會停下來的是各段需要循環(huán)的藥水泵、有溫度要求的藥水槽和水洗槽的加熱。

綜上所述，無板停機(jī)是各段噴淋泵從第一段到最后一段逐段停止，輸送要等到最后一塊板被送出設(shè)備的最后一段才停止；同時(shí)，按工藝及生產(chǎn)效率要求，部分功能不會停止。無板停機(jī)以后整機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2 PLC程序的無板停機(jī)

2.1 各段噴淋泵的起動過程

水平線按起動按鈕后，顯影機(jī)各段得電計(jì)時(shí)，PLC 程序如圖2 所示。當(dāng)圖2 中的T30 計(jì)時(shí)到時(shí)，顯影A段顯影泵起動，如圖3（a）所示。

圖2 顯影機(jī)各段得電計(jì)時(shí)PLC程序

圖3 顯影泵起動

由圖2 可見，程序內(nèi)的開機(jī)總開關(guān)M200 與T30 計(jì)時(shí)器同時(shí)得電。當(dāng)T30 延時(shí)1 s，圖3（a）中Y10 顯影A 泵起動；再延時(shí)1 s，圖3（b）中的T0 接通，開啟Y11 顯影B 泵。在圖2 中，新液洗泵開啟的計(jì)時(shí)器T35，延時(shí)時(shí)間為3.5 s，其將在顯影A 泵開啟的2.5 s 后開啟。后續(xù)每段也依次延時(shí)開啟，因此不會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。

2.2 各段噴淋泵的停止過程

各段噴淋泵在板子被送出該段后才會停。各段的長度由測距器產(chǎn)生的脈沖送到各段的計(jì)數(shù)器中，如圖4 所示。圖4 中，C50 是顯影A 段的長度計(jì)數(shù)器的常閉點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)器的數(shù)字達(dá)到預(yù)置值時(shí)，計(jì)數(shù)器得電，該常閉點(diǎn)斷開。T30 和Y10依次失電，顯影A泵停止。

圖4 用測距器產(chǎn)生的X6脈沖設(shè)定顯影段的長度

C50 計(jì)數(shù)原理為，當(dāng)無板停機(jī)計(jì)時(shí)器得電后，T10 上升，沿脈沖使電路的中間繼電器M11 得電并自鎖。輸送仍在轉(zhuǎn)動，安裝在輸送馬達(dá)上的測距盤也跟著轉(zhuǎn)動。測距盤共有20 個(gè)齒，每轉(zhuǎn)1 個(gè)齒，距離設(shè)為6 mm，計(jì)數(shù)器的預(yù)置值為400 個(gè)脈沖（400×6 mm=2 400 mm），計(jì)夠400 個(gè)脈沖，也就是輸送把板向前移動2 400 mm 時(shí)，到達(dá)顯影B段。

2.3 無板停機(jī)期間，藥水槽加熱不停

顯影缸加熱PLC 程序如圖5 所示。由圖5 可見，顯影槽的加熱器Y27不受圖2中的C50常閉觸點(diǎn)的控制，因此，在板子過了此段后，該段不會停止。

圖5 顯影缸加熱PLC程序

3 無板停機(jī)的省水、省電作用

不明白“無板停機(jī)”原理，就不能正確地設(shè)置無板停機(jī)時(shí)間，還可能把這個(gè)時(shí)間設(shè)置得過長，不能充分發(fā)揮省水、省電的作用。水平線停機(jī)時(shí)間修改計(jì)劃與記錄見表1。把現(xiàn)場的設(shè)置修改過來，就能達(dá)到省水、省電的目的。雖然沒有實(shí)際測量省水量，但是由于各段工作時(shí)間變少，簡單推斷可知用水量也減少了。

表1 高密度互連水平線停機(jī)時(shí)間修改計(jì)劃與記錄

4 程序缺陷和改善意見

目前水平線的無板停機(jī)功能還存在如下缺陷。

（1）熱風(fēng)吹干功能在無板停機(jī)期間內(nèi)不能保溫。

（2）當(dāng)電眼檢測到新板要進(jìn)入時(shí)，如果熱風(fēng)吹干溫度未到設(shè)定的下限值，則輸送不會開啟，但各段噴淋卻依次開啟，等待溫度到達(dá)相應(yīng)值，這樣就會浪費(fèi)水電。

（3）熱風(fēng)吹干的溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，又檢測到新板時(shí)，第一段噴淋和輸送同時(shí)開啟，藥水槽中的藥水濃度和溫度可能還不均勻，因此存在隱患。

（4）目前尚無程序檢測電眼是否發(fā)生開路的故障。如果在做板的過程中開路，可能出現(xiàn)系統(tǒng)記錄無板，但實(shí)際上有板的情況。設(shè)備如進(jìn)入無板停機(jī)計(jì)時(shí)狀態(tài)，可能會將途中的板留在任意段落中，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

針對以上缺陷，提出改善意見如下。

（1）熱風(fēng)吹干段在無板停機(jī)時(shí)間里可保持工作，但工作時(shí)長需要在觸摸屏中設(shè)置。因此，觸摸屏中要增加“熱風(fēng)吹干保溫時(shí)間”欄，如圖6所示。

圖6 增加“熱風(fēng)吹干保溫時(shí)間”欄

（2）熱風(fēng)吹干溫度未到設(shè)定下限值時(shí)，檢測到新板進(jìn)入，各段噴淋暫時(shí)不開啟，先將熱風(fēng)吹干段的溫度升到下限值，然后開啟第一段噴淋，再延遲5～10 s 開啟輸送。第一段噴淋開啟后，后續(xù)各段再依次開啟。目的在于節(jié)省等待熱風(fēng)吹干溫度升上來的時(shí)間段內(nèi)的水電消耗。

（3）熱風(fēng)吹干溫度仍在正常范圍內(nèi)，檢測到新板進(jìn)入時(shí)，第一段噴淋開啟，然后延遲5～10 s開啟輸送，使藥水槽內(nèi)攪拌充分，溫度和濃度都分布均勻。

（4）程序要對入板電眼進(jìn)行檢測，但對于常開性質(zhì)的電眼，檢測難度較大，可嘗試采用常閉的電眼。當(dāng)無板時(shí)，電眼為接通狀態(tài)，當(dāng)檢測到板時(shí)為斷開狀態(tài)。在這種情況下即使開路，也只會使無板停機(jī)功能失效，不會中途停機(jī)，產(chǎn)生不可控的風(fēng)險(xiǎn)，造成板子報(bào)廢。

5 結(jié)語

克服文中提到的各類缺陷后，任何水平線在理論上都可以將無板停機(jī)時(shí)間設(shè)定在3～5 s。使設(shè)備的生產(chǎn)廠家正確理解無板停機(jī)原理，將其設(shè)定在最佳范圍，則能安全且充分地發(fā)揮無板停機(jī)功能的作用，節(jié)省更多的水電。