PCB水平生产线“无板停机”功能的省水、省电作用.pdf

54印制电路信息2023No.8清洁生产与环保CleanProduentProtectionPCB水平生产线“无板停机”功能的省水、省电作用欧阳焰啸（湖南金康电路板有限公司，湖南益阳4130 0 0）摘要节能是印制电路板（PCB）企业不断探索的课题。介绍了PCB生产水平线“无板停机”功能的原理，解决了相关人员对此功能的不正确认识问题；同时，指出了目前水平线设备的可编程逻辑控制器（PLC）和人机界面（HM I）程序中存在的缺陷，并给出了改善意见。让水平线的“无板停机”功能更加完善，使用户能够正确地运用它，达到节省用水和节约用电的目的，从而降低生产成本。关键词PCB生产；水平线；无板停机；省水省电中图分类号：TN41文献标志码：A文章编号：10 0 9-0 0 9 6(2 0 2 3)0 8-0 0 54-0 5Water and power saving effect of PCB horizontal line noboard shutdownfunctionOUYANG Yanxiao(Hunan Kim-Kang Circuit Board Co.,Ltd.,Yiyang 413000,Hunan,China)Abstractt Energy saving is the subject of continuous exploration in printed circuit board(PCB)industry.Thispaper introduces the principle of no board shutdown function of PCB horizontal line,and solves the problem thatrelated personnel cannot understand this function correctly.At the same time,the defects of PLC and HMI programsare pointed out,and suggestions for improvement are given.The purpose of this paper is to make the no boardsshutdown function of the horizontal line more perfect,so that users can use it correctly,and save the consumption ofwater and electricity,so as to reduce production costs.Key words PCB production;horizontal line;no board shutdown;water and power saving0引言印制电路板（printed circuit board，PC B）生产线中的“无板停机”，是显影机、显影蚀刻连退膜（developing etching stripping，D ES）线、各工序的前后处理线等水平线上一项省水、省电的功能，如图1所示。作者简介：欧阳焰啸（19 6 3一），男，工程师，本科，主要研究方向为PCB新工厂节能筹划和旧工厂节能改造。55清洁生产与环保Clean Production and Environment Protection印制电路信息2023 No.8hh:mm蜂鸣无效停机系统设置-1无板停机功能无效设置123123S门攀保护功能无效入板电眼启动功能无效（无板停机时有效）开机温度异常无效报警功能选择图1人机界面中的无板停机设置和监视画面目前，对无板停机功能存在一些误解：“无板停机”即没有板之后，到触摸屏上设定停机时间，水平线就会全线停止，药水槽的加热也会随之停止。加热需要一定时间，停下之后温度降低，有新板重新进人时再升温，会耽误生产时间。当无板时间设定过短时，可能会出现板子留在设备内部，无法被输送出来的问题。当新板再进人时，设备起动会对电网产生冲击。因存在以上原因，部分PCB工厂会将停机时间设定过长，使这项功能无法真正发挥省水、省电的作用。例如设定30 0 s，但到时间之后，设备并不会立刻停止，而是还要经过一段缓冲时间，如果能在此时手动关闭，则可以起到省电的作用。不仅设备用户存在上述问题，而且还有部分设备制造商在程序上使用的是一套2 0 10 年前的旧程序。该程序并非等设定时间到之后，逐段停止，而是要等最后一块板出了收板段才会停下，因此设定的时间更长，一般都以分钟为单位。例如一条软板DES线，设定的无板停机时间为30 min。DES线的功率一般约为150 kW，无板停机一次，就会浪费电能约7 5kWh。为了使水平线设备用户正确认识无板停机功能，首先从原理人手进行介绍。1原理解析当入板电眼发出的信号间隔小于可编程逻辑控制器（programmablelogic controller，PL C）和人机界面（human machine interaction，HM I）程序中的设定时间时，PLC中设定的无板停机计时器不能动作，无法建立计时，因此无板停机功能不会起作用。当人板电眼没有检测到入板信号，且该时间等于PLC中程序设定时间时，无板停机计时器即可得电，并开始计时。例如由人机界面设定无板停机时间为30 s，时间一到，无板停机功能就会被唤醒产生作用。此时，设备的输送并不会停止，只是各段相关的喷淋泵依次停止，输送要等到最后进人的一块板子被完全送出来后才会停止，输送停止后，整机进人待机状态。当人板电眼检测到有新板投人时，又会逐段起动。具体过程如下：输送把板子从第一段送到第二段，第一段喷淋泵停止；接着又把板子从第二段送到第三段，第二段的喷淋泵停止，依次接力，喷淋泵逐段停止，直到把板子送出水平线的最后一段，这时，输送停止，整机进入待机状态。需要强调的是：设定的无板停机时间一到，输送不会立即停止，整机更不会全部停下来。会停下来的是喷淋泵（水洗泵或无特殊要求的药水泵）、强风吹干段的风机、热风吹干段的加热管，而吹风机将延时停止。不会停下来的是各段需要循环的药水泵、有温度要求的药水槽和水洗槽的加热综上所述，无板停机是各段喷淋泵从第一段到最后一段逐段停止，输送要等到最后一块板被送出设备的最后一段才停止；同时，按工艺及生产效率要求，部分功能不会停止。无板停机以后整机进人待机状态。2PLC程序的无板停机2.1各段喷淋泵的起动过程水平线按起动按钮后，显影机各段得电计时，PLC程序如图2 所示。当图2 中的T30计时到时，显影A段显影泵起动，如图3（a）所示。由图2 可见，程序内的开机总开关M200与T30计时器同时得电。当T30延时1s，图3（a）中Y10显影A泵起动；再延时1s，图3（b）中的TO接通，开启Y11显影B泵。在图2 中，新液洗泵开启的计时器T35，延时时间为3.5s，其将在显影A泵开启的2.5s后开启。后续每段也依次延时开启，因此不会对电网产生冲击。2.2各段喷淋泵的停止过程各段喷淋泵在板子被送出该段后才会停。各段的长度由测距器产生的脉冲送到各段的计数器中，如图4所示。图4中，C50是显影A段的长度计数器的常闭点，当这个计数器的数字达到预置-56-清洁生产与环保Clean Production and Environment Protection印制电路信息2023No.8M21X004M51M301M505M510M498C58(M200无板计时面板自动模式 预热开关整机测长开机总开关功能起按钮(选择反转)（反转）计数作用M100C50K10H(T30屏上显影A段测创开机总开(瞬动并关）长计数关通电后显影A延时MOC51K35H4卜(T35面板显影新液新液洗延时按钮按动段测长后延时置计数位图2显影机各段得电计时PLC程序M50M498T30T91M301M148M013M304KO处于当前预热开关开机总开显影低低画面时置（反转）关通电后液位位显影A延时MOM512Y12Y11Y10K10(T30面板手动模式显影低液B段显影泵A段显影泵显影B泵在按钮按动位显影A泵开后延时置启时延时位1s开M30M498T25-K1预热开关（反转）M551-KO(Y10显影A开关A段显影泵(a)显影A段TOM558K1(Y11显影B泵在显影A泵B段显影泵开启时延时1s开(b)显影B段图3显影泵起动值时，计数器得电，该常闭点断开。T30和Y10依次失电，显影A泵停止。C50计数原理为，当无板停机计时器得电后，T10上升，沿脉冲使电路的中间继电器M11得电并自锁。输送仍在转动，安装在输送马达上的测距盘也跟着转动。测距盘共有2 0 个齿，每转1个齿，距离设为6 mm，计数器的预置值为40 0 个脉冲（40 0 6 mm=2400mm），计够40 0 个脉冲，也就是输送把板向前移动2 40 0 mm时，到达显影B段。2.3无板停机期间，药水槽加热不停显影缸加热PLC程序如图5所示。由图5可见，显影槽的加热器Y27不受图2 中的C50常闭触点的控制，因此，在板子过了此段后，该段不会停止。清洁生产与环保CleanProduentProtection印制电路信息2023No.8T10M200M511M317T12M498M505M301C58H4H-KO无板计时开机总手动模式入板计时预热开关整机测长开关选择（发转）0.8s（反转）计数M11X6K4004(C50无入板计测距，盘显影A段测时到吸合齿2 0长计数宜自锁图4用测距器产生的X6脉冲设定显影段的长度M498M50X13X12M573M31X22T120Y35Y27预热开关处于当前显影低低显影显影缸显影过热加热投入显影缸加热器（反转）画面时置液位低液位加热开关保护延时位（反转）MO面板按钮按动后延时置位M498M81预热开关（反转）图5显影缸加热PLC程序3无板停机的省水、省电作用不明白“无板停机”原理，就不能正确地设置无板停机时间，还可能把这个时间设置得过长，不能充分发挥省水、省电的作用。水平线停机时间修改计划与记录见表1。把现场的设置修改过来，就能达到省水、省电的目的。虽然没有实际测量省水量，但是由于各段工作时间变少，简单推断可知用水量也减少了4程序缺陷和改善意见目前水平线的无板停机功能还存在如下缺陷。（1）热风吹干功能在无板停机期间内不能保温。（2）当电眼检测到新板要进人时，如果热风吹干温度未到设定的下限值，则输送不会开启，但各段喷淋却依次开启，等待温度到达相应值，这样就会浪费水电，（3）热风吹干的温度保持在设定的范围内，又检测到新板时，第一段喷淋和输送同时开启，药水槽中的药水浓度和温度可能还不均匀，因此存在隐患。（4）目前尚无程序检测电眼是否发生开路的故障。如果在做板的过程中开路，可能出现系统记录无板，但实际上有板的情况。设备如进人无板停机计时状态，可能会将途中的板留在任意段落中，产生严重后果。针对以上缺陷，提出改善意见如下。（1）热风吹干段在无板停机时间里可保持工作，但工作时长需要在触摸屏中设置。因此，触摸屏中要增加“热风吹干保温时间”栏，如图6所示。（2）热风吹干温度未到设定下限值时，检测到新板进入，各段喷淋暂时不开启，先将热风吹干段的温度升到下限值，然后开启第一段喷淋，再延迟5 10 s开启输送。第一段喷淋开启后，后续各段再依次开启。目的在于节省等待热风吹干温度升上来的时间段内的水电消耗。（3）热风吹干温度仍在正常范围内，检测到新板进人时，第一段喷淋开启，然后延迟5 10 s开启输送，使药水槽内搅拌充分，温度和浓度都分布均匀。（4）程序要对入板电眼进行检测，但对于常开性质的电眼，检测难度较大，可尝试采用常闭-58-清洁生产与环保CleanProductionentProtection印制电路信息2023 No.8表1高密度互连水平线停机时间修改计划与记录运行时电修改修改减少表上减少停机时前的后的序号设备名称段落责任部门实施人员运行显示间后，每次停机停机时间的三省电时间时间相电流/A1成品清洗机18030150230.552抗氧化线(OSP)360902701064.563减铜棕化线60090510685.534宇宙棕化线欧阳焰啸（主持）2009011005阻焊显影线工艺部30030270823.536阻焊超粗化线350902601054.357内层前处理3009021008外层前处理生产部工艺部：24090150932.229胶片清洗机1003070显影段3009021010宇宙内层DES线蚀刻段筹建部800300500退膜段生产部：60090510显影段5009041011宇宙外层DES线蚀刻段60090510退膜段60090510hh:mm光效停机帮助系统设置_1无板停机功能无效设置123123热风吹干保温时间无效设置123门攀保护功能无效入板电眼启动功能无效（无板停机时有效）开机温度异常报警功能选择无效图6增加“热风吹干保温时间”栏的电眼。当无板时，电眼为接通状态，当检测到板时为断开状态。在这种情况下即使开路，也只会使无板停机功能失效，不会中途停机，产生不可控的风险，造成板子报废。5结语克服文中提到的各类缺陷后，任何水平线在理论上都可以将无板停机时间设定在3 5s。使设备的生产厂家正确理解无板停机原理，将其设定在最佳范围，则能安全且充分地发挥无板停机功能的作用，节省更多的水电。