全自動(dòng)FOG邦定機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周宏艷，李 鐵，郭曉妮，馮志祥

(太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024)

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周宏艷，李 鐵，郭曉妮，馮志祥

(太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024)

設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，直接依賴于設(shè)備軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。通過對(duì)設(shè)備輸入輸出點(diǎn)的邏輯關(guān)系、電機(jī)運(yùn)行、圖像系統(tǒng)、操作安全等方面的控制，系統(tǒng)地介紹了全自動(dòng)FOG邦定機(jī)軟件設(shè)計(jì)，旨在能對(duì)自動(dòng)設(shè)備軟件控制上有一定的借鑒作用。

可編程控制器；柔性電路板邦定至玻璃；全自動(dòng)邦定機(jī)；軟件系統(tǒng)；安全設(shè)計(jì)

隨著電子、通訊產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，液晶面板顯示器的需求不斷增長(zhǎng)，液晶顯示模塊是液晶顯示器必不可少的組成部分，中小尺寸產(chǎn)品如手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品，大尺寸如液晶顯示器、液晶電視等。這些產(chǎn)品都以薄、輕為發(fā)展趨勢(shì)，這就要求有相關(guān)配套的工藝技術(shù)支持。邦定技術(shù)是驅(qū)動(dòng)軟性電路FPC (film on glass）和液晶玻璃或觸摸屏進(jìn)行電氣和機(jī)械連接的一種工藝技術(shù)。全自動(dòng)FOG（film on glass）邦定機(jī)即是實(shí)現(xiàn)這種工藝技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備。

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)是一種用于將TCP或FPC（柔性電路板）與玻璃面板之間建立穩(wěn)定的機(jī)械和電氣連接的生產(chǎn)設(shè)備，其可以用于面板與FPC的邦定生產(chǎn)，同時(shí)兼容LCM（液晶顯示模塊）或觸屏的生產(chǎn)，可與自動(dòng)涂膠機(jī)或全自動(dòng)COG連線使用。其主要完成功能有：LCD自動(dòng)上料、FPC自動(dòng)上料（FPC手動(dòng)上料可選）、定位、ACF預(yù)貼、自動(dòng)對(duì)位、預(yù)壓、主壓、自動(dòng)下料。外形布局圖如圖1所示。

圖1 全自動(dòng)FOG邦定機(jī)外形布局圖

邦定機(jī)由玻璃上料部件、ACF部件、預(yù)壓部件、FPC上料、主壓部件、傳輸部件、下料部件、圖像系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。控制系統(tǒng)由PLC來完成。

1 邦定機(jī)軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化設(shè)備的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是不可分割的整體，邦定機(jī)的軟件系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)邦定機(jī)需要的一些功能基礎(chǔ)上，還要完成對(duì)機(jī)器操作的規(guī)劃，并實(shí)現(xiàn)操作功能。

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)的軟件系統(tǒng)應(yīng)用可編程控制器（PLC）梯形圖開發(fā)，通過觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，從界面上操作整個(gè)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種功能。界面上顯示信息有關(guān)鍵性參數(shù)，如壓接時(shí)間，溫度，壓力等，以及FPC待料、上下游連線待料、搬運(yùn)、壓接模式等輔助性信息。

1.1 軟件系統(tǒng)的組成

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)軟件系統(tǒng)分塊編制，主要分為如下幾個(gè)部分：手動(dòng)操作（電機(jī)調(diào)試）、參數(shù)設(shè)定、自動(dòng)運(yùn)行、一鍵化操作、報(bào)警信息互動(dòng)、快速換型、模塊化設(shè)計(jì)等：

1）手動(dòng)操作（電機(jī)調(diào)試）的功能包含：?jiǎn)为?dú)設(shè)定各個(gè)電機(jī)工作位，接料位，下料位，氣缸，負(fù)壓等的單獨(dú)操作。

2）參數(shù)設(shè)定功能包含：溫度通過485通訊，在觸摸屏上進(jìn)行設(shè)定；壓力通過電氣比例閥控制，觸摸屏設(shè)定；邦定時(shí)間；電機(jī)速度等。

3）自動(dòng)運(yùn)行：主要是設(shè)備自動(dòng)完成從上料、定位、ACF、預(yù)壓、主壓、下料等一系列動(dòng)作。采用"傻瓜"模式設(shè)計(jì)思路，具有隨時(shí)啟動(dòng)，隨時(shí)停止功能，極大地方便了用戶。

4）一鍵化操作：針對(duì)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，開發(fā)出大量一鍵化操作動(dòng)作，可以通過一鍵操作，實(shí)現(xiàn)玻璃在各平臺(tái)之間的隨意搬送。

5）報(bào)警信息互動(dòng)：增加更多的人機(jī)交互，在報(bào)警信息處理過程中，可以實(shí)現(xiàn)多種選擇，確保設(shè)備更加順暢的運(yùn)行。

6）快速換型：針對(duì)客戶現(xiàn)場(chǎng)換型頻繁的情況，結(jié)合圖像系統(tǒng)，開發(fā)出快速換型程序，通過輸入玻璃及FPC尺寸，一鍵化換型。

7）模塊化設(shè)計(jì)：因?yàn)檎麄€(gè)邦定系列機(jī)型較多，設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用大量局部變量，以縮短后續(xù)設(shè)備的開發(fā)周期。

1.2 軟件的總體框圖

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)設(shè)備運(yùn)行流程是液晶玻璃的傳輸流程，通過設(shè)備上五支傳送機(jī)械手進(jìn)行。下面按傳輸流程順序給出程序框圖。

1.3 邦定機(jī)I/O點(diǎn)的管理

圖2 傳送1機(jī)械手動(dòng)作流程

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)屬于大型高精度自動(dòng)化設(shè)備，I/O點(diǎn)數(shù)眾多，對(duì)各I/O點(diǎn)進(jìn)行方便的管理與控制，是對(duì)方便設(shè)備調(diào)試及方便維護(hù)的一個(gè)前提。為縮短調(diào)試時(shí)間，將所有I/O點(diǎn)集中在觸屏上，狀態(tài)一目了然。同時(shí)，為了方便硬件的維護(hù)，在程序中將I/O地址全部替換為內(nèi)部地址，這樣更換某一個(gè)I/O點(diǎn)時(shí)，只需要在I/O轉(zhuǎn)換程序模塊中更改即可，不需要全部程序內(nèi)替換，減少遺漏風(fēng)險(xiǎn)，方便程序調(diào)試。

2 邦定機(jī)電機(jī)軸的控制

2.1 電機(jī)單獨(dú)控制

電機(jī)是設(shè)備控制系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，在全自動(dòng)FOG邦定機(jī)中，我們運(yùn)用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)傳動(dòng)是邦定機(jī)高速度、高精度運(yùn)行的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件，電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)直接影響到邦定機(jī)的工作性能。所以，軟件上要對(duì)各電機(jī)軸的初始化、點(diǎn)動(dòng)、步進(jìn)單動(dòng)、定位運(yùn)行進(jìn)行控制，并對(duì)各電機(jī)軸的位置傳感器進(jìn)行管理。

圖3 傳送2機(jī)械手動(dòng)作流程

2.2 電機(jī)回零

電機(jī)位置的初始化就是對(duì)電機(jī)進(jìn)行零點(diǎn)歸位，初始化完成后，設(shè)定當(dāng)前位置為零點(diǎn)，并設(shè)定好電機(jī)運(yùn)行方向，在運(yùn)動(dòng)過程中的其它位置就有了相對(duì)于零點(diǎn)位置的固定坐標(biāo)。全自動(dòng)邦定機(jī)的設(shè)計(jì)中，初始化零點(diǎn)是讀取位置傳感器的狀態(tài)變化來確定。傳感器固定在設(shè)備的固定件上，歸位零件固定在電機(jī)通過絲桿傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)件上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，呈直線運(yùn)行，直到到達(dá)檢測(cè)位置傳感器。初始化電機(jī)的示意圖如圖7初始化電機(jī)示意圖。

圖4 傳送3機(jī)械手動(dòng)作流程

圖5 傳送4機(jī)械手動(dòng)作流程

圖6 傳送5機(jī)械手動(dòng)作流程

圖7 初始化電機(jī)示意圖

初始化電機(jī)系統(tǒng)程序首先讀取傳感器狀態(tài)，根據(jù)傳感器狀態(tài)，判斷電機(jī)的運(yùn)行方向。傳感器在被歸位零件遮擋住時(shí)，狀態(tài)為“1”，反之為“0”。當(dāng)程序讀取到傳感器狀態(tài)為“1”時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)歸位零件往左移動(dòng)特定距離后設(shè)定為零點(diǎn)。當(dāng)序讀取到傳感器狀態(tài)為“0”時(shí)，電機(jī)首先帶動(dòng)歸位零件右移動(dòng)，直到狀態(tài)為“1”后，再往左移動(dòng)特定距離后設(shè)定為零點(diǎn)。

3 圖像系統(tǒng)的通訊與管理

圖像系統(tǒng)與PLC之間通過232串口通訊，格式如圖8傳送格式、圖9傳輸代碼說明。

圖8 傳送格式

依據(jù)通訊格式，編制程序代碼，完成玻璃初始定位，預(yù)壓部分對(duì)位，主壓定位的圖像系統(tǒng)功能。

4 自動(dòng)運(yùn)行中安全設(shè)計(jì)

全自動(dòng)FOG邦定機(jī)因?yàn)檫\(yùn)行速度較快，傳輸部件較多，所以在運(yùn)行過程中對(duì)安全性提出了更高的要求。結(jié)合該設(shè)備的具體情況，主要是針對(duì)安全門鎖，安全光柵，手動(dòng)拾取FPC時(shí)的細(xì)節(jié)處理。

4.1 安全門鎖的處理遙

所有安全門鎖在生產(chǎn)過程中全部強(qiáng)制有效，有效避免了人為誤操作帶來的安全隱患。

4.2 FPC上料安全光柵的處理

針對(duì)操作人員會(huì)頻繁遮擋光柵的原因，采用即擋即停設(shè)計(jì)，具體細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)為，遮擋住光柵時(shí)，F(xiàn)PC上料臺(tái)部分立即停止，而當(dāng)光柵不被遮擋住時(shí)，F(xiàn)PC上料臺(tái)部分會(huì)繼續(xù)動(dòng)作。

圖9 傳輸代碼說明

4.3 手動(dòng)拾取FPC的處理

因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，難免有FPC掉落至設(shè)備內(nèi)部，此時(shí)如果想去拾取FPC，則需要在觸屏上進(jìn)行選擇。此辦法有效的保證了人員的安全，同時(shí)保證對(duì)設(shè)備效率沒有影響。

5 結(jié)束語

軟件系統(tǒng)是自動(dòng)化設(shè)備的重要組成部分，設(shè)備的良好性能也需要在軟件系統(tǒng)的工作中體現(xiàn)出來，設(shè)備的所有操作和控制都基于軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。全自動(dòng)FOG邦定機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用于液晶行業(yè)中面板和觸屏的生產(chǎn)，系統(tǒng)軟件穩(wěn)定可靠。目前全自動(dòng)FOG邦定機(jī)可以達(dá)到每3.5 s生產(chǎn)一片，在速度上還待提升。

[

1] 張俊萍，朱小冬，張魯，等.軟件可靠性測(cè)試流程設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011(4)：796-799. [

2] 黃會(huì)雄，陳開文.軟件的可靠性設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用[J].山西電子技術(shù)，2006(4)：68-70.

周宏艷（1971.4-）女，高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于太原理工大學(xué)。畢業(yè)后一直從事專用設(shè)備的自動(dòng)化控制工作。

李鐵（1982.11-）男，工程師，2006年畢業(yè)于太原科技大學(xué)。畢業(yè)后一直從事專用設(shè)備的自動(dòng)化控制工作。

郭曉妮（1982.2-）女，助理工程師，2011年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)。畢業(yè)后一直從事專用設(shè)備的自動(dòng)化控制工作。

馮志祥（1985.2-)男，工程師，2008年畢業(yè)于南開大學(xué)濱海學(xué)院。畢業(yè)后一直從事專用設(shè)備的自動(dòng)化控制工作。

The Software System Design of the Automatic FOG Binding Machine

ZHOU Hongyan，LI Tie，GUO Xiaoni，F(xiàn)ENG Zhixiang

(Taiyuan Fenghua Information Equipment Co.，Ltd.，Taiyuan 030024，shanxi)

Stable and reliable operation of the equipment，the stability and reliability of the software system is directly dependent on the equipment.Through the equipment input control output logic relationship，motor operation，image system，safe operation，etc.，systematically introduced automatic fog bonding machine software design，in order to have certain reference function to the automatic control system equipment.

The programmable controller；FPC On Glass；Automatic binding machine；The software system；Safety design

TN605

：B

：1004-4507(2015)07-0043-06

2015-05-14