SMT行業(yè)數據采集技術(shù)
日期：2018-10-20 / 人氣： / 來(lái)源：未知
21世紀的制造企業(yè)面臨著(zhù)日益激烈的國際競爭，傳統方法通過(guò)實(shí)施MRPII/ERP來(lái)加強管理，只是一種黑箱作業(yè)，這已無(wú)法滿(mǎn)足今天復雜多變的競爭需要。因此如何將此黑箱作業(yè)透明化，找出任何影響產(chǎn)品品質(zhì)和成本的問(wèn)題，提高計劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線(xiàn)的運行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問(wèn)題。而 MES系統 則是這十多年來(lái)生產(chǎn)形態(tài)的變革所產(chǎn)生的非常有效的解決方案。作為21世紀的核心產(chǎn)業(yè)之一的SMT行業(yè)，卻遲遲未實(shí)現MES的普及。這是一種契機，如果MES能夠在SMT行業(yè)實(shí)現廣泛應用，必然能夠實(shí)現生產(chǎn)效率的飛躍，同時(shí)也會(huì )對于質(zhì)量的提高和物資的節約，也會(huì )有很大幫助。MES的關(guān)鍵是強調整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，它需要收集生產(chǎn)過(guò)程中大量的實(shí)時(shí)數據，并對實(shí)時(shí)事件及時(shí)處理。同時(shí)又與計劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應數據并反饋處理結果和生產(chǎn)指令。
1.SMT車(chē)間數據采集技術(shù)
對SMT車(chē)間進(jìn)行數據采集是建立電子電路表面貼裝MES系統的基礎，通過(guò)對SMT車(chē)間數據的采集可以實(shí)現制造數據可視化、數據監控以及計劃跟蹤等。同時(shí)也是實(shí)現異常報警和生產(chǎn)、質(zhì)量信息報表查詢(xún)等功能的前提。SMT車(chē)間數據采集技術(shù)一強調與設備控制系統的集成，二是實(shí)現生產(chǎn)數據的實(shí)時(shí)收集。這需要對數據采集的采集方式、參數的確定、軟硬件實(shí)現、信號處理方法等問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)研究。
1.1需要實(shí)現的基本功能
能夠給MES系統提供數據的高效采集模塊，其主旨就是在盡可能節省成本和資源的情況下，將各個(gè)設備的實(shí)時(shí)狀況快速、穩定、有效地收集并集中起來(lái)，特點(diǎn)：
1)把企業(yè)現有主要設備組成一個(gè)工業(yè)監控網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現分散設備的集中監控;2)通過(guò)一定的通訊協(xié)議或傳感器，采集各設備的生產(chǎn)參數，實(shí)時(shí)監控生產(chǎn)過(guò)程;3)生產(chǎn)參數出現異常時(shí)，實(shí)時(shí)報警，報警信息實(shí)時(shí)反饋給生產(chǎn)管理人員及現場(chǎng)工程師;4)數據采集系統運行穩定，可靠性高，不影響原有設備的正常運轉。
1.2可采用的采集方式
在SMT車(chē)間中，由于設備的多樣性，能夠采用的數據采集方式有：1)從設備控制系統獲得信號;2)通過(guò)傳感器獲取分立模擬信號;3)采集開(kāi)關(guān)量信號。
1.3關(guān)鍵設備及主要需要采集的參數
對SMT車(chē)間關(guān)鍵設備制造數據的收集、整理，是進(jìn)行生產(chǎn)計劃安排、產(chǎn)品歷史記錄維護以及其它生產(chǎn)管理的基礎。實(shí)現數據采集的生產(chǎn)和檢測的關(guān)鍵設備主要包括：1)焊膏印刷機;2)點(diǎn)膠機;3)貼裝機;4)回流焊爐;5)飛針、X-Ray測試機臺、光學(xué)檢測儀(AOI)、首件檢測儀(FAI)等其他檢測設備。
2.自動(dòng)數據采集的實(shí)現
就當前的關(guān)鍵設備而言，它們的操作系統既有windows也有UNIx，老一點(diǎn)的設備還有DOS系統;通訊接口也有RS232和RJ45、甚至于還有非標準電腦接口;數據存儲格式也是一家一個(gè)樣子，完全沒(méi)有統一和協(xié)調性，只能針對不同類(lèi)型的設備，實(shí)施相應的數據采集方法。
2.1從設備系統直接獲得所需數據
1)接口通訊方式采集
在接口通訊中，GEM設備的廣泛使用可謂是一大進(jìn)步，SECSII(半導體設備通訊標準)/GEM(設備通訊模型)協(xié)議是由半導體設備和材料國際協(xié)會(huì )(SEMI)負責起草的一個(gè)行業(yè)規范，它的出現本來(lái)只是針對半導體生產(chǎn)設備，使來(lái)自不同供應商的控制系統和設備統一通訊協(xié)議，具有GEM兼容接口的設備可以方便地集成到企業(yè)的MES策略中去。目前市面上的絕大多數設備供應商的大多數設備通過(guò)多種擴展方式，都擁有了滿(mǎn)足SECSII/GEM協(xié)議的兼容接口。
2)直接獲取數據文件
其他的一些設備，有的已經(jīng)將數據采集的功能集成在其控制軟件里，可以導出我們所需的數據內容;而有的則是像飛針、X-Ray測試機臺、光學(xué)檢測儀等類(lèi)似的檢測設備，其運行成果就是數據文件，需要人工審核的。我們都可以同過(guò)與這些設備的控制電腦聯(lián)網(wǎng)，使用TCP/IP等常用協(xié)議傳輸文件，實(shí)現數據的采集。
2.2加裝傳感器獲取數據
對于第一種方法無(wú)法實(shí)現的情況，我們可能會(huì )使用加裝特定傳感器來(lái)實(shí)現監控的目的。最為常見(jiàn)需要加裝傳感器的設備便是回流焊爐。雖然很多回流爐也提供了GEM兼容接口，或是可以實(shí)時(shí)記錄自身溫度傳感器的數據，然而這些溫度數據僅僅是反映了各個(gè)溫區的大致溫度，與PCB板在回流爐中的實(shí)際溫度還是有所差異，這樣采集到的數據就不能作為生產(chǎn)控制的參考。于是，爐溫測試儀便應需要而產(chǎn)生。傳統的爐溫測試儀都是將傳感器安裝在PCB板上，隨PCB板一同通過(guò)回流爐，并記錄爐溫曲線(xiàn)，這樣可以得到相當精確的爐溫曲線(xiàn)，真實(shí)反映了PCB在加熱過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度，不過(guò)其方式過(guò)于復雜，不便于批量生產(chǎn)中作實(shí)時(shí)數據采集。而像美國KIC公司新產(chǎn)品KIC24/7則是采用了新的方式，將熱傳感器安裝在PCB傳送帶上均勻分布，安裝在爐子內的30個(gè)熱電偶在持續不停的監控制程溫度變化，這種變化將以制程溫度曲線(xiàn)的方式連續顯示在測試儀電腦屏幕上，而數據則同時(shí)被記錄在硬盤(pán)上。
2.3采集開(kāi)關(guān)量信號
對于開(kāi)關(guān)量信號的采集相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，只需要記錄一些關(guān)鍵線(xiàn)路的通斷，用于確定整個(gè)MES網(wǎng)絡(luò )的工作良好，包括設備的運轉正常和傳輸線(xiàn)路的暢通。
3.結論
數據采集 是實(shí)現MES的關(guān)鍵，要根據具體車(chē)間的現場(chǎng)環(huán)境采取有效的合理的方法，進(jìn)行實(shí)時(shí)地數據采集。但數據采集的難度又是限制MES在SMT行業(yè)的發(fā)展，導致生產(chǎn)效率上不去的直接原因。因此，倡導各個(gè)SMT設備供應商聯(lián)合起來(lái)統一接口、統一數據規范已是一種迫切需求。當數據采集如同探囊取物般容易時(shí)，MES才能SMT這片空間內得到真正的大發(fā)展，SMT行業(yè)也必迎來(lái)新的春天.
1.SMT車(chē)間數據采集技術(shù)
對SMT車(chē)間進(jìn)行數據采集是建立電子電路表面貼裝MES系統的基礎，通過(guò)對SMT車(chē)間數據的采集可以實(shí)現制造數據可視化、數據監控以及計劃跟蹤等。同時(shí)也是實(shí)現異常報警和生產(chǎn)、質(zhì)量信息報表查詢(xún)等功能的前提。SMT車(chē)間數據采集技術(shù)一強調與設備控制系統的集成，二是實(shí)現生產(chǎn)數據的實(shí)時(shí)收集。這需要對數據采集的采集方式、參數的確定、軟硬件實(shí)現、信號處理方法等問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)研究。
1.1需要實(shí)現的基本功能
能夠給MES系統提供數據的高效采集模塊，其主旨就是在盡可能節省成本和資源的情況下，將各個(gè)設備的實(shí)時(shí)狀況快速、穩定、有效地收集并集中起來(lái)，特點(diǎn)：
1)把企業(yè)現有主要設備組成一個(gè)工業(yè)監控網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現分散設備的集中監控;2)通過(guò)一定的通訊協(xié)議或傳感器，采集各設備的生產(chǎn)參數，實(shí)時(shí)監控生產(chǎn)過(guò)程;3)生產(chǎn)參數出現異常時(shí)，實(shí)時(shí)報警，報警信息實(shí)時(shí)反饋給生產(chǎn)管理人員及現場(chǎng)工程師;4)數據采集系統運行穩定，可靠性高，不影響原有設備的正常運轉。
1.2可采用的采集方式
在SMT車(chē)間中，由于設備的多樣性，能夠采用的數據采集方式有：1)從設備控制系統獲得信號;2)通過(guò)傳感器獲取分立模擬信號;3)采集開(kāi)關(guān)量信號。
1.3關(guān)鍵設備及主要需要采集的參數
對SMT車(chē)間關(guān)鍵設備制造數據的收集、整理，是進(jìn)行生產(chǎn)計劃安排、產(chǎn)品歷史記錄維護以及其它生產(chǎn)管理的基礎。實(shí)現數據采集的生產(chǎn)和檢測的關(guān)鍵設備主要包括：1)焊膏印刷機;2)點(diǎn)膠機;3)貼裝機;4)回流焊爐;5)飛針、X-Ray測試機臺、光學(xué)檢測儀(AOI)、首件檢測儀(FAI)等其他檢測設備。
2.自動(dòng)數據采集的實(shí)現
就當前的關(guān)鍵設備而言，它們的操作系統既有windows也有UNIx，老一點(diǎn)的設備還有DOS系統;通訊接口也有RS232和RJ45、甚至于還有非標準電腦接口;數據存儲格式也是一家一個(gè)樣子，完全沒(méi)有統一和協(xié)調性，只能針對不同類(lèi)型的設備，實(shí)施相應的數據采集方法。
2.1從設備系統直接獲得所需數據
1)接口通訊方式采集
在接口通訊中，GEM設備的廣泛使用可謂是一大進(jìn)步，SECSII(半導體設備通訊標準)/GEM(設備通訊模型)協(xié)議是由半導體設備和材料國際協(xié)會(huì )(SEMI)負責起草的一個(gè)行業(yè)規范，它的出現本來(lái)只是針對半導體生產(chǎn)設備，使來(lái)自不同供應商的控制系統和設備統一通訊協(xié)議，具有GEM兼容接口的設備可以方便地集成到企業(yè)的MES策略中去。目前市面上的絕大多數設備供應商的大多數設備通過(guò)多種擴展方式，都擁有了滿(mǎn)足SECSII/GEM協(xié)議的兼容接口。
2)直接獲取數據文件
其他的一些設備，有的已經(jīng)將數據采集的功能集成在其控制軟件里，可以導出我們所需的數據內容;而有的則是像飛針、X-Ray測試機臺、光學(xué)檢測儀等類(lèi)似的檢測設備，其運行成果就是數據文件，需要人工審核的。我們都可以同過(guò)與這些設備的控制電腦聯(lián)網(wǎng)，使用TCP/IP等常用協(xié)議傳輸文件，實(shí)現數據的采集。
2.2加裝傳感器獲取數據
對于第一種方法無(wú)法實(shí)現的情況，我們可能會(huì )使用加裝特定傳感器來(lái)實(shí)現監控的目的。最為常見(jiàn)需要加裝傳感器的設備便是回流焊爐。雖然很多回流爐也提供了GEM兼容接口，或是可以實(shí)時(shí)記錄自身溫度傳感器的數據，然而這些溫度數據僅僅是反映了各個(gè)溫區的大致溫度，與PCB板在回流爐中的實(shí)際溫度還是有所差異，這樣采集到的數據就不能作為生產(chǎn)控制的參考。于是，爐溫測試儀便應需要而產(chǎn)生。傳統的爐溫測試儀都是將傳感器安裝在PCB板上，隨PCB板一同通過(guò)回流爐，并記錄爐溫曲線(xiàn)，這樣可以得到相當精確的爐溫曲線(xiàn)，真實(shí)反映了PCB在加熱過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度，不過(guò)其方式過(guò)于復雜，不便于批量生產(chǎn)中作實(shí)時(shí)數據采集。而像美國KIC公司新產(chǎn)品KIC24/7則是采用了新的方式，將熱傳感器安裝在PCB傳送帶上均勻分布，安裝在爐子內的30個(gè)熱電偶在持續不停的監控制程溫度變化，這種變化將以制程溫度曲線(xiàn)的方式連續顯示在測試儀電腦屏幕上，而數據則同時(shí)被記錄在硬盤(pán)上。
2.3采集開(kāi)關(guān)量信號
對于開(kāi)關(guān)量信號的采集相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，只需要記錄一些關(guān)鍵線(xiàn)路的通斷，用于確定整個(gè)MES網(wǎng)絡(luò )的工作良好，包括設備的運轉正常和傳輸線(xiàn)路的暢通。
3.結論
數據采集 是實(shí)現MES的關(guān)鍵，要根據具體車(chē)間的現場(chǎng)環(huán)境采取有效的合理的方法，進(jìn)行實(shí)時(shí)地數據采集。但數據采集的難度又是限制MES在SMT行業(yè)的發(fā)展，導致生產(chǎn)效率上不去的直接原因。因此，倡導各個(gè)SMT設備供應商聯(lián)合起來(lái)統一接口、統一數據規范已是一種迫切需求。當數據采集如同探囊取物般容易時(shí)，MES才能SMT這片空間內得到真正的大發(fā)展，SMT行業(yè)也必迎來(lái)新的春天.
作者：hzjuxadmin
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