FAD2500點膠設(shè)備數(shù)據(jù)采集快速實現(xiàn)方法

唐鑫 侯奇峰 黎雪婷 屈銘 羅建強 伍藝龍 黎炳亞

摘要：針對FAD2500型點膠設(shè)備，深入研究設(shè)備SECS/GEM的通信協(xié)議，使用FASTsim調(diào)試工具與設(shè)備建立通信，并成功采集出數(shù)據(jù)。通過實例細化了FAD2500型點膠設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集的具體過程，對該型設(shè)備進行數(shù)字化集成有著重要的參考意義。

關(guān)鍵詞： FAD2500；SECS/GEM；通信

0引言

粘接工藝是微波組件類電子產(chǎn)品生產(chǎn)中一種常用的對元器件、電路基板等進行組裝的工藝方法。在粘接工藝中，點膠是必不可少的一道工序，點膠的工藝過程質(zhì)量水平直接決定了元器件粘接組裝的質(zhì)量，進而對電子產(chǎn)品組裝良率和產(chǎn)品性能具有重要影響[1]。點膠通?？煞譃槿斯c膠與自動點膠。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，通常選用全自動點膠機完成自動點膠工藝。

全自動點膠機主要用于微波組件等電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中導(dǎo)電銀膠、紅膠等膠材的高精度自動點涂。膠材點涂后，采用自動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，再通過垂直固化爐或烘箱，加熱固化膠材，最終實現(xiàn)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(dǎo)電膠起到導(dǎo)熱、導(dǎo)電、緩沖、機械支撐等作用 ， 是后道貼片、引線鍵合工序所包含的器件貼裝、金絲焊接的基礎(chǔ)，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，其中自動點膠是重要工藝之一。

FAD2500 作為一款市面上成熟的貨架產(chǎn)品，其點膠性能優(yōu)異，設(shè)備運行穩(wěn)定，大量應(yīng)用于微組裝行業(yè)。然而，面向該型設(shè)備的自動數(shù)據(jù)采集研究及應(yīng)用，在公開報道中關(guān)于該型設(shè)備的自動數(shù)據(jù)采集的研究與報道較少且缺乏直接指導(dǎo)意義，同時廠家提供的通信手冊也缺乏示例介紹?；?FAD2500設(shè)備的應(yīng)用廣泛性和代表性，面向設(shè)備的數(shù)字化改造與微組裝產(chǎn)線的數(shù)字化集成需求[2]，作者選取 FAD2500進行數(shù)據(jù)自動采集研究，通過對該型設(shè)備采用的 SECS/GEM 通信協(xié)議進行分析研究、二次開發(fā)、應(yīng)用測試，實現(xiàn)了對該型設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和應(yīng)用驗證。

1總體方案

1.1需求分析

傳統(tǒng)的人工操作，對于小批量、多品種的產(chǎn)品，有著生產(chǎn)節(jié)奏靈活的優(yōu)勢。但隨著產(chǎn)品向大批量、單一品種的轉(zhuǎn)變，人工操作已無法滿足產(chǎn)能的需求。加之?dāng)?shù)字化時代的到來，無論是生產(chǎn)進度監(jiān)控、產(chǎn)能分析、質(zhì)量管控等關(guān)鍵點都需要對單臺設(shè)備進行集成[3]，需要通過直接獲取設(shè)備數(shù)據(jù)進行過程監(jiān)控，從而進一步提升設(shè)備加工良率和設(shè)備產(chǎn)出能力，這對設(shè)備的數(shù)據(jù)采集提出了迫切的需求[4]。

1.2設(shè)備通信協(xié)議

FAD2500與上位機的通信接口符合 GEM（通用設(shè)備模型）標(biāo)準(zhǔn)。GEM 標(biāo)準(zhǔn)為所有半導(dǎo)體制造設(shè)備定義了 SECS-Ⅱ（SEMI 設(shè)備通信標(biāo)準(zhǔn)2）通信接口的標(biāo)準(zhǔn)實施，其詳細說明可以參考 SEMI 國際標(biāo)準(zhǔn)文件的 E30部分[5]，在此不做過多介紹。

1.3采集平臺搭建

本文以 FAD2500點膠機為例，以筆記本電腦為終端，利用FASTsim調(diào)試工具，通過 RJ45網(wǎng)口，對點膠機進行數(shù)據(jù)采集，采集平臺硬件示意如圖2所示，點膠機的網(wǎng)口位于設(shè)備背面底部。

2數(shù)據(jù)采集實施

2.1 IP地址設(shè)置

FAD2500型點膠機具有兩個網(wǎng)口，其中本地連接1是設(shè)備工控機與 PLC 的通信接口，本地連接2是設(shè)備工控機與外界通信的接口。因此，對點膠機進行數(shù)據(jù)采集僅需要對本地連接2的 IP 地址進行設(shè)置即可。本文對設(shè)備工控機中的本地連接2的 TCP/IPv4進行如下設(shè)置：

1） IP 地址設(shè)置為192.168.10.11；

2）子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0；

3）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.10.254。

需要注意的是，設(shè)備工控機本地連接1與本地連接2的 IP 地址需要有所區(qū)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行如下設(shè)置：

1） IP 地址設(shè)置為192.168.10.101；

2）子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0；

3）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.10.254。

2.2通信建立流程

通過 SECS/GEM 協(xié)議建立通信連接需要請求通信、設(shè)備切換在線模式、請求設(shè)備在線等3個步驟，具體流程如圖3所示。

2.3請求建立通信

完成 IP 地址設(shè)置后，在設(shè)備的控制軟件上將 GEM 設(shè)置中的“通信狀態(tài)切換”設(shè)置為“ENABLED”。之后，在筆記本端打開FASTsim調(diào)試工具，使用 S1F13命令，請求與設(shè)備建立通信。按照 FAD2500-SECS 通信手冊上的要求，S1F13命令使用 List0來請求建立連接，并且不需要附加任何變量參數(shù)。因此，需要將FASTsim中的默認(rèn)值從 L2更改為 L0，并且刪除默認(rèn)的 MDLN、SOFTREV 這兩個參數(shù)。完成上述設(shè)置后，F(xiàn)ASTsim調(diào)試工具發(fā)送 S1F13命令給設(shè)備，設(shè)備回復(fù) S1F14命令到筆記本，二者建立通信連接如圖4所示。

2.4請求設(shè)備在線

完成通信連接的建立后，需要在設(shè)備端進行設(shè)置，將控制器的狀態(tài)進行切換，從“OFFLINE ”設(shè)置到“ONLINE REMOTE”，如圖5所示。

完成設(shè)備遠程在線的設(shè)置后，F(xiàn)ASTsim調(diào)試工具向設(shè)備發(fā)送 S1F17請求設(shè)備在線，設(shè)備回復(fù) S1F18，參數(shù)值為2，表示設(shè)備已經(jīng)在線，如圖6所示。至此，F(xiàn)AD2500型點膠機 SECS/GEM 協(xié)議的通信建立已完成。

3數(shù)據(jù)采集結(jié)果

為進一步驗證通信建立的效果，在不設(shè)置 SVID 值的條件下，F(xiàn)ASTsim調(diào)試工具向設(shè)備發(fā)送 S1F3命令請求讀取 FAD2500型點膠設(shè)備的所有實時變量，設(shè)備回復(fù) S1F4，并將所有變量值附后，如圖7所示。

同時，在不設(shè)置 ECID 值的條件下，使用 S2F13命令讀取 FAD2500型點膠設(shè)備的所有設(shè)置常量，設(shè)備回復(fù) S2F14，并將所有變量值附后，如圖8所示。

至此，設(shè)備所有的實時變量值和常量值均可進行采集，完成設(shè)備數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)工作。后續(xù)可以使用 C#、Python、Java 等高級語言，按照上述實施流程進行數(shù)據(jù)采集程序的編寫，采集到的數(shù)據(jù)可以根據(jù)使用環(huán)境直接顯示或者存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

4結(jié)束語

本文通過實例細化了 FAD2500型點膠設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集的具體過程，對該型設(shè)備的通信相關(guān)業(yè)務(wù)提供了較為詳盡的實例說明，有助于進行數(shù)據(jù)采集或設(shè)備數(shù)字化集成的工程師快速、準(zhǔn)確地與設(shè)備建立通信，可為微組裝等電子產(chǎn)品數(shù)字化產(chǎn)線集成等提供有價值的參考。

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(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)[J].電氣傳動，2021，51（24）：63-74.

[2]馬志艷，石敏.一種多通路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)快速實現(xiàn)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2022，45（10）：26-30.

[3]喬麗，崔海龍，侯一雪，等.多芯片點膠貼片系統(tǒng)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.自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].南方農(nóng)機， 2020，51（5）：218.

[5]SEMI.E30-1103.Generic model for communication and control of manufacturing equipment[S].Global Information & Control Committee，2003.