ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA file đầy đủ

Có nhiều kỹ thuật dùng cho việc gia nhiệt, ủ bo mạch sau quá trình gắp, gắn. Những kỹ thuật mà ta thường gặp sử dụng đèn hồng ngoại, khí nóng. Trường hợp đặc biệt người ta có thể sử dụng chất lỏng CF4 với nhiệt độ sối lớn. kỹ thuật này được gọi là gia. Phương pháp này đã không còn là ưu tiên số một khi xây dựng các nhà máy. Hiện nay người ta sử dụng nhiều khí nitơ cho hoặc khí nén giầu nitơ trong các lò ủ đối lưu. Dĩ nhiên, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Với phương pháp ủ dùng IR, kỹ sư thiết kế phải bố trí linh kiện trên bo sao cho những linh kiện thấp hơn không rơi vào vùng của các linh kiện cao hơn. Nếu người thiết kế biết trước được các chu trình nhiệt hoặc quá trình hàn đối lưu thì anh ta sẽ dễ dàng hơn trong việc bố trí các linh kiện gắn trên bo. Với một số thiết kế, người ta phải hàn thủ công hoặc lắp thêm các linh kiện đặc biệt, hoặc là tự động hóa bằng cách sử dụng các thiết bị hồng ngoại tập trung. Sau quá trình hàn các bo mạch phải được “rửa” để gỡ bỏ những phần vật liệu hàn còn dính trên đó vì bất kỳ một viên vật liệu hàn nào trên bề mặt bo cũng có thể làm ngắn mạch của hệ thống. Các vật liệu hàn khác nhau được rửa bằng các hóa chất khác nhau được tẩy rửa bằng các dung môi khác nhau. Phần còn lại là dung môi hòa tan được rửa bằng nước sạch và làm khô nhanh bằng không khí nén. Nếu không chú trọng tới hình thức và vật liệu hàn không gây hiện tượng ngắn mạch hoặc ăn mòn, bước làm sạch này có thể là không cần thiết, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu ô nhiễm chất thải.

Trang 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà nội, ngày… tháng… năm2018

Giáo viên hướng dẫn

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà nội, ngày… tháng… năm2018

Giáo viên phản biện

Trang 3

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH LẮP RÁP THIẾT BỊ WIFI

8

1.1 Giới thiệu về thiết bị Wifi và vai trò của Wifi trong cuộc sống hiện đại 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.2 Vai trò và phạm vi ứng dụng của Wifi trong cuộc sống hiện đại 8

1.2 Lưu trình sản xuất thiết bị wifi trong nhà máy 10

1.3 Giới thiệu về công nghệ dán linh kiện bề mặt SMT 14

1.3.1 Khái niệm 14

1.3.2 Ưu điểm khi sử dụng công nghệ SMT 15

1.4 Lưu trình lắp ráp công nghệ SMT 17

1.5 Giới thiệu về các thiết bị trong dây truyền 18

1.6 Ứng dụng PLC S7-300 trong dây truyền SMT 25

CHƯƠNG 2.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 VÀ CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN 26

2.1 Giới thiệu về PLC S7-300 26

2.1.1 Tổng quan về PLC S7-300 26

2.1.2 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng 34

2.1.3 Ngôn ngữ lập trình 38

2.1.4 Các địa chỉ ngõ vào/ra 44

2.1.5 Sử dụng và khai báo các dạng tín hiệu: 46

2.1.6 Cấu trúc bộ nhớ của PLC S7-300 47

2.1.7 Xử lý chương trình 49

2.2 Giới thiệu về các trang bị điện khác có trong đề tài 53

2.2.1 Cảm biến quang 53

2.2.2 Động cơ điện 54

2.2.3 Xi lanh khí nén 54

2.2.4 Van khí nén 55

Trang 4

2.2.5 Nút ấn 55

2.2.6 Đèn báo 56

2.2.7 Rơ le trung gian 56

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ DÁN BỀ MẶT SMT 57

3.1 Giới thiệu bài toán công nghệ 57

3.2 Giải bài toán công nghệ 59

3.2.1 Định địa chỉ ngõ vào ra thiết kế lập trình hệ điều khiển 59

3.2.2 Sơ đồ đấu nối dây 60

3.2.3 Thuật toán điều khiển 61

3.2.4 Chương trình điều khiển 62

3.2.5 giao tiếp WinCC với PLC S7-300 67

3.2.6 Kết quả mô phỏng trên phần mềm WinCC 68

3.2.7 Kết quả thực nghiệm 69

KẾT LUẬN 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Trang 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Hướng tìm hiểu của đồ án thực hiện 7

Hình 1-1: Kết nối Wifi với các thiết bị điện tử thông qua thiết bị phát Wifi 8

Hình 1-2: Cách kết nối mạng không dây và có dây thông qua thiết bị Wifi 9

Hình 1-5: Thiết bị phát wifi cố định hãng TP-Link 9

Hình 1-3: Thiết bị phát wifi di động của hãng HUAWEI 10

Hình 1-4 Lưu trình lắp ráp thiết bị Wifi trong nhà máy 10

Hình 1-5: So sánh phương pháp hàn linh kiện dán với xuyên qua lỗ 15

Hình 1-6: Hình ảnh dây truyền SMT 17

Hình 1-7: Lưu trình lắp ráp công nghệ SMT 17

Hình 1-8: Hình ảnh máy quét thiếc SMP200 của SAMSUNG 19

Hình 1-9: Hình ảnh của mặt nạ hàn hay stencil SMT 19

Hình 1-10: Hình ảnh công nghệ kiểm tra lỗi ngoại quan bằng công nghệ quang học tự động bằng máy AOI 20

Hình 1-11: Kiểm tra quang học tự động kem hàn trên PCB bằng máy SPI 21

Hình 1-12: Máy gắn chip 22

Hình 1-13: Một loại máy ra nhiệt và làm mát REFLOW 24

Hình 1-14: Hình ảnh kiểm tra sản phẩm sau quá trình hàn nhiệt bằng X-ray.24 Hình 2-1: Hình ảnh PLC S7-300 26

Hình 2-2: Modul CPU 28

Hình 2-3: Hình ảnh các modul mở rộng của PLC S7-300 29

Hình 2-4: Modul ghép nối IM360 và IM361 33

Hình 2-5: Thanh Rack 33

Hình 2-6: Sơ đồ tổng quát của một trạm PLC S7-300 34

Hình 2-7: Truyền thông giữa máy tính, PLC và cơ cấu chấp hành 35

Hình 2-8: Sơ đồ kết nối mạng MPI 36

Hình 2-9: Sơ đồ kết nối mạng PROFIBUS 36

Hình 2-10: Mô hình một mạng AS-I công nghiệp 37

Hình 2-11: Sơ đồ kết nối mạng P-to-P Link 37

Hình 2-12: Sơ đồ kết nối mạng Industrial Ethernet công nghiệp 38

Trang 6

Hình 2-13: Sơ đồ khối kiểu lập trình tuyến tính 39

Hình 2-14: Sơ đồ kiểu lập trình có cấu trúc 40

Hình 2-15: Qui trình thiết kế một hệ thống điều khiển tự động 42

Hình 2-16: ví dụ kiểu lập trình LAD 43

Hình 2-17: Ví dụ kiểu lập trình FBD 43

Hình 2-18: Ví dụ kiểu lập trình STL 44

Hình 2-19: Ngôn ngữ tối ưu nhất 44

Hình 2-20: Địa chỉ vào ra của các modul số 46

Hình 2-21: Quá trình hoạt động của một vòng quét 49

Hình 2-22: Chức năng của các khối OB trong CPU 53

Hình 2-23: Cảm biến quang phát hiện vật E3F-DS30B04 Photo Sensor 53

Hình 2-24: Động cơ điện 2.2 kW 3 pha 54

Hình 2-25: Xi lanh khí nén JELPC 54

Hình 2-26 : Van điện tử 5/2 có vị trí không 55

Hình 2-27: Hình ảnh nút ấn ON/OFF 55

Hình 2-28: Đèn tháp 3 tầng tín hiệu 56

Hình 2-29: Rơ le trung gian 56

Hình 3-2: Hình ảnh mô phỏng bài toán công nghệ lựa chọn 57

Hình 3-3: Sơ đồ đấu dây PLC S7-300 60

Hình 3-4: Lưu đồ thuật toán điều khiển 61

Hình 3-5.: kết quả mô chương trình trên WinCC 68

Hình 3-6: kết quả thực nghiệm 69

Trang 7

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp,tự động hóa đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điềukhiển tự động, tiến bộ của ngành điện tử, tin học…Chính vì vậy mà nhiều hệ thốngđiều khiển ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng ứng dụng rộng là Bộ điềukhiển lập trình PLC

Trong những đầu thập niên 1970, với sự phát triển của phần mềm, bộ lập trìnhPLC không chỉ thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà còn có thêm các lệnh về địnhthì, đếm sự kiện, các lệnh về xử lý toán học, xử lý dữ liệu, xử lý xung, xử lý thờigian thực…

Trong đề tài này, nhóm chúng em tìm hiểu về quy trình sản xuất ra một sảnphẩm điện tử , cụ thể là cục WiFi và tìm hiểu vai trò, ứng dụng và vị trí của PLCtrong dây truyền thực tế Trong đó các thành phần chính gồm: Vật liệu, máy móc,công nghệ và con người

Đồ án hướng đến tìm hiểu quy trình sản xuất một thiết bị Wifi, trong đó lựachọn một dây truyền công nghệ có ứng dụng của PLC Vì thế, đồ án có tên đề tài

là: “ Thiết kế hệ điều khiển thống dây truyền lắp ráp linh kiện cho thiết bị wifi

sử dụng PLC S7-300 ”

Hình 1-1: Hướng tìm hiểu của đồ án thực hiện

Giải bài toán công nghệ

Dây truyền công nghệ

Bài toán công nghệ

Quy trình

sản xuất

Trang 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH LẮP RÁP

THIẾT BỊ WIFI

1.1 Giới thiệu về thiết bị Wifi và vai trò của Wifi trong cuộc sống hiện đại 1.1.1 Khái niệm

Wifi là mạng Internet không dây, là từ viết tắt của Wireless Fidelity, sử dụng

sóng vô tuyến để truyền tín hiệu Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điệnthoại, truyền hình và radio Và trên hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay như máytính, laptop, điện thoại, máy tính bảng đều có thể kết nối Wifi

Hình 1-1: Kết nối Wifi với các thiết bị điện tử thông qua thiết bị phát Wifi

1.1.2 Vai trò và phạm vi ứng dụng của Wifi trong cuộc sống hiện đại.

Sóng Wifi ngày nay được sử dụng rộng rãi phục vụ đời sống con người, đặcđiểm của sóng Wifi là thu phát ở tần số từ 2.4 GHz đến 5 GHz cao hơn so với sóng

vô tuyến truyền hình, sóng điện thoại và radio nên khá an toàn trong vấn đề bảotoàn thông tin khi truyền và nhận dữ liệu

Thiết bị phát Wifi là thiết bị có khả năng phát wifi đồng thời có thể cho phépkết nối mạng có dây với các thiết bị thông qua các cổng mạng trên thiết bị phát

Trang 9

Hình 1-2: Cách kết nối mạng không dây và có dây thông qua thiết bị Wifi

- Thiết bị phát wifi chia làm hai loại chính: loại cố định và loại di động

Loại cố định thường sử dụng với mục đích mà người dùng cố định một chỗ,khi người dùng đi quá giới hạn phát sóng của thiết bị thì tín hiệu sẽ yếu và mất tínhiệu kết nối

Hình 1-5: Thiết bị phát wifi cố định hãng TP-Link

Loại di động được sử dụng với mục đích di chuyển liên tục, khi người dùngđem theo thiết bị phát wifi di động theo người thì có thể dùng wifi mọi chỗ trênquá trình di chuyển

Hình 1-3: Thiết bị phát wifi di động của hãng HUAWEI

Trang 10

1.2 Lưu trình sản xuất thiết bị wifi trong nhà máy.

Hình 1-4 Lưu trình lắp ráp thiết bị Wifi trong nhà máy

Quản lý chất lượng vật liệu đến IQC ( Incoming Quality Control )

Để một sản phẩm đạt chất lượng tốt thì không thể coi thường việc kiểm trachất lượng của vật liệu cấu thành lên sản phẩm đó, đặc biệt là quản chế với sốlượng lớn Chất lượng có tốt thì mới giảm được các chi phí tổn thất cho các côngđoạn phát sinh khi xảy ra như “ thanh lọc , làm lại, báo phế và nguy cơ dừngchuyền sản xuất,…”, sản phẩm tốt sẽ được khách hàng tin dùng và trả với giáthành thỏa đáng Bởi vậy, công đoạn quản chế chất lượng của vật liệu đến là rấtquan trọng, nó quyế định về cả chất lượng về mặt chức năng và mặt ngoại quancủa sản phẩm đó

Nhà kho WH (Ware House)

Trang 11

Sau khi vật liệu được kiểm tra và quản chế từ công đoạn IQC thì vật liệu sẽđược chuyển đến khu nhà kho để lưu trữ và chờ có công lệnh phát đến Kitting.

Phát liệu Kitting

Sau khi có công lệnh sản xuất thì liệu được chuyển từ nhà kho sang Kitting đểkiểm tra và chờ phát liệu cho lắp ráp ở công đoạn tiếp theo Các dữ liệu quản chếđược update lên hệ thống quản lý của nhà máy từ công đoạn đầu vào cho đến khixuất hàng

Công nghệ dán bề mặt SMT ( Surface Mount Technology )

Sau khi liệu được phát ra Kitting thì tiếp túc chuyển đến SMT để cấp liệu chotruyền SMT lắp ráp Ở chuyền SMT gồm có bản mạch PCB và các vật liệu, linhkiện dán

Việc quản chế vật liệu, máy móc ở công đoạn này phải có lưu trình chặt chẽ,đây là công nghệ hiện đại tiến tiến, đang được áp dụng ở rất nhiều nhà máy lắp rápđiện tử trên thế giới

Trang 12

Kiểm tra lắp ráp AOI sau lò hàn hồi lưu.

Ở công đoạn này là việc kiểm tra linh kiện đã được dán đúng vị trí chưa và cóbị thừa hay thiếu linh kiện lắp ráp không thông qua máy kiểm tra AOI sẽ kiểm travà thông báo hiển thị lên màn hình máy tính chính xác mọi thông tin của từng linhkiện trên bản mạch Từ đó có con người có thể tìm cách khắc phục và sửa chữa lạisản phẩm một cách nhanh chóng

Cắm linh kiện PTH ( Plug Through Hole)

Ở công đoạn này công nhân sẽ thực hiện thao tác cắm các linh kiện chân cắmvào bản mạch PCBA, đồng thời công nhân sẽ dùng khay gá để gá linh kiện chođứng vững và không bị cao chân hay lệch… Sau khi đã gá xong linh kiện thì bảnsẽ được chuyển đến công đoạn kiểm tra để xem có bị thiếu linh kiện hay bị lệchlinh kiện hay không, sau đó các chân linh kiện sẽ được phủ một lớp chất trợ hànFlux để cho chất lượng mối hàn được tốt hơn, tiếp theo bản mạch sẽ được đi qua lòhàn sóng để hàn các linh kiện cắm đó

 Kiểm tra ( Test)

Sau khi linh kiện được hàn thì công nhân sẽ thực hiện thao tác tháo khuôn gábản, sau đó sẽ kiểm tra ngoại quan các vị trí quan trọng để xem mối hàn có bị lỗihay không, sau đó tiến hành test các chức năng hoặc test độ đảm bảo của mạchđiện tử đã được hay chưa, sau

khi test xong thì tiến hành đến công đoạn lắp ráp

 Lắp ráp ASSY ( Assembly)

Tại công đoạn này, sản phẩm sẽ được lắp ráp hoàn thiện theo thiết kế, chủ yếulắp ráp vỏ bảo vệ, vắt ốc vít, dán tem nhãn,… nếu có yêu cầu test các chức nănghay chương trình nâng cao thì người kỹ sư sẽ bổ sung thêm trạm test

Trang 13

Kiểm tra ngoại quan VI ( Visual Inspection)

Ở công đoạn này, sản phẩm được kiểm tra về ngoại quan, kiểm tra về các lỗi

ví dụ như xước, sứt, vỡ, hay bẩn,…vv Khách hàng là người rất khó tính, và khinhìn vào sản phẩm của mình thì điều đầu tiên là nhìn vào ngoại quan bên ngoài Vìvậy công đoạn này rất quan trọng trong vấn đề chất lượng của sản phẩm

Đóng gói, đóng pallet ( Packing)

Ở công đoạn này sản phẩm sau khi hoàn thiện sẽ được đóng gói dán tem mác,sau đó sẽ được đóng thùng, số lượng sản phẩm trong một thùng sẽ được quy địnhtheo tiêu chuẩn tùy vào từng loại sản phẩm

Sau khi đóng thùng xong sản phẩm sẽ đóng thành các palet và dán tem mácpalet, để chờ rút kiểm hàng

Kiểm tra thành phẩm đã hoàn thiện đóng gói OBA ( Out of Box Audit)

Công đoạn này là công đoạn quan trọng, sản phẩm sau khi được đóng palet sẽđược chuyển đến khu vực chờ OPA rút kiểm OPA sẽ thực hiện rút kiểm theo tiêuchuẩn rút kiểm, ví dụ như: một palet rút bao nhiêu thùng, mỗi thùng lấy bao nhiêusản phẩm v.v

Nếu phát hiện sản phẩm lỗi thì OPA sẽ không cho palet này đi xuất hàngđược Vậy muốn xuất hàng được thì phải kiểm tra tất cả các palet xem có lỗitương tự như thế không và thống kê số lượng và tỉ lệ lỗi, sau đó thực hiện rework.Sau khi rework xong OPA lại tiến hành rút kiểm lại lần nữa, nếu OK thì choxuất hàng

Nhà kho chờ xuất hàng WH ( Ware House )

Sau khi hàng được OPA rút kiểm OK thì sẽ được chuyển đến nhà kho chờxuất hàng

Trang 14

Mỗi lô hàng đều được ghi đầy đủ thông tin như mã lô hàng, mã hàng, mãkhách hàng, biển số xe vận chuyển v.v.

Xuất hàng Shipping

Đây là công đoạn cuối cùng để giao sản phẩm đến khách hàng, mỗi chuyễn xehàng đều được quy định về độ an toàn theo tiêu chuẩn

Tất cả các dữ liệu của lô hàng đều được lưu trữ trên hệ thống để quản lý dễdàng, chính xác từng sản phẩm

Trong các công đoạn trên, chúng em chọn công đoạn SMT( công nghệ dánlinh kiện bề mặt) để tìm hiểu và nghiêm cứu Vì công nghệ SMT là công nghệ lắpgiáp linh kiện điện tử tiên tiến nhất hiện nay và áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực sảnxuất các thiết bị điện, điện tử ở trên toàn thế giới

1.3 Giới thiệu về công nghệ dán linh kiện bề mặt SMT

1.3.1 Khái niệm

Công nghệ dán linh kiện bề mặt SMT là phương pháp gắn các linh kiện điện

tử trực tiếp lên trên bề mặt của bo mạch (PCB) Các linh kiện điện tử dành riêngcho công nghệ này có tên viết tắt là SMD

Trong công nghiệp điện tử, SMT đã thay thế phần lớn công nghệ đóng góilinh kiện trên tấm PCB xuyên lỗ theo đó linh kiện điện tử được cố định trên bề mặtPCB bằng phương pháp xuyên lỗ và hàn qua các bể chì nóng

Tất cả các linh kiện ở tất cả các chủng loại đều phải có chân đủ dài để có thểcắm xuyên qua bo mạch và mối hàn sẽ được thực hiện ở mặt bên kia.

Trang 15

Hình 1-5: So sánh phương pháp hàn linh kiện dán với xuyên qua lỗ

Công nghệ SMT được phát triển vào những năm 1960 và được áp dụng một

cách rộng rãi vào cuối những năm 1980 Tập đoàn IBM của Hoa kỳ có thể đượccoi là người đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ này Lúc đó linh kiệnđiện tử phải được gia công cơ khí để đính thêm một mẩu kim loại vào hai đầu saocho có thể hàn trực tiếp chúng lên trên bề mặt mạch in Kích thước linh kiện đượcgiảm xuống khá nhiều và việc gắn linh kiện lên trên cả hai mặt của PCB làm chocông nghệ SMT trở lên thông dụng hơn là công nghệ gắn linh kiện bằng phươngpháp xuyên lỗ, cho phép làm tăng mật độ linh kiện Thông thường, mỗi linh kiệnđược cố định trên bề mặt mạch in bằng một diện tích phủ chì rất nhỏ, và ở mặt kiacủa tấm PCB linh kiện cũng chỉ được cố định bằng một chấm kem hàn tương tự.Vì lý do này, kích thước vật lý của linh kiện ngày càng giảm Công nghệ SMT cómức độ tự động hóa cao, không đòi hỏi nhiều nhân công, và đặc biệt làm tăng côngsuất sản xuất

Trang 16

1.3.2 Ưu điểm khi sử dụng công nghệ SMT

 Linh kiện nhỏ hơn

 Cần phải tạo ra rất ít lỗ trong quá trình chế tạo PCB

 Quá trình lắp ráp đơn giản hơn

 Những lỗi nhỏ gặp phải trong quá trình đóng gói được hiệu chỉnh tự động(sức căng bề mặt của kem hàn nóng chảy làm lệch vị trí của linh kiện ra khỏivị trí của chân hàn trên bo mạch)

 Có thể gắn linh kiện lên trên hai mặt của bo mạch

 Làm giảm trở và kháng của lớp chì tiếp xúc (làm tăng hiệu năng của các linhkiện cao tần)

 Tinh năng chịu bền bỉ hơn trong điều kiện bị va đập và rung lắc

 Giá linh kiện cho công nghệ SMT thường rẻ hơn giá linh kiện cho côngnghệ xuyên lỗ

 Các hiệu ứng cao tần (RF) không mong muốn ít xảy ra hơn khi sử dụng côngnghệ SMT so với các linh kiện cho dùng công nghệ hàn chì, tạo điều kiệnthuận lợi cho việc dự đoán các đặc tuyến của linh kiện

Công nghệ SMT ra đời, thay thế dần dần công nghệ đóng gói xuyên lỗ, điềunày không có nghĩa là SMT hoàn toàn lý tưởng Những điểm cần phải khắc phục ởcông nghệ này là quá trình công nghệ chế tạo SMT công phu hơn nhiều so với việc

sử dụng công nghệ đóng gói xuyên lỗ, đầu tư ban đầu tương đối lớn và tốn thờigian trong việc lắp đặt hệ thống

Do kích thước linh kiện rất nhỏ, độ phân giải của các linh kiện trên bo là rấtcao nên việc nghiên cứu, triển khai công nghệ này một cách thủ công sẽ làm cho tỷlệ sai hỏng tương đối lớn và tốn kém

Trang 17

Hiện nay các sản phẩm SMT tương đối đa dạng đáp ứng đủ các nhu cầu từthủ công tới tự động hóa hoàn toàn Hầu như các hãng sản xuất thiết bị SMT hàngđầu thế giới đều tham gia triển lãm lần này như Samsung-SMT, Speedline (Mỹ)hay Juki (Nhật bản) Với sự xuất hiện của sản phẩm SMT, với xu hướng dịchchuyển đầu tư, Việt Nam chắc chắn sẽ trở thành những quốc gia có nền côngnghiệp điện tử phát triển trong khu vực và trên thế giới trong tương lai không xa.

1.4 Lưu trình lắp ráp công nghệ SMT

Hình 1-6: Hình ảnh dây truyền SMT

Hình 1-7: Lưu trình lắp ráp công nghệ SMT

 Input PCB: Công đoạn này có nhiệm vụ đưa bản mạch PCB trần vào máy

quét kem hàn

IC Placement

Chips Placement AOI/SPI

Screen Printer Input PCB

OK

PCBA

Out Put &

Trang 18

 Screen Printer: Có nhiệm vụ quét kem hàn lên bề mặt chân linh kiện dán

của bản PCB thông qua mặt lạ kim loại được thiết kế theo bản vẽ sẵn

 AOI/SPI: Có nhiệm vụ kiểm tra xem các vị trí chân linh kiện dán đã được

quét đủ kem hàn chưa

 Chips Placement: Có nhiệm vụ lấy linh kiện từ các khay đựng liệu gắn

vào vào bản mạch

 IC placement: Có nhiệm vụ lấy linh kiện IC từ các khay đựng IC gắn vào

vào bản mạch

 AOI trước lò hàn: Kiểm tra các linh kiện, IC đã được đặt đúng vị trí

chưa, có thiếu hay không trước khi đưa qua lò hàn

 Reflow: Lò hàn hồi lưu, gồm các khoang nhiệt độ khác nhau, có nhiệm vụ

làm cho kem hàn co lại và bám chặt vào chân linh kiện sau lò hàn để linhkiện được gắn chặt vào bản mạch

 AOI sau lò hàn: Kiểm tra các linh kiện, IC sau khi hàn có bị lệch khỏi vị

trí theo thiết kế hay không

 Output & Repair: Bản mạch sau khi đã gắn linh kiện sẽ được công nhân

kiểm tra và nếu có sản phẩm lỗi sẽ mang đi sửa chữa

 Ok PCBA: Bản mạch lắp ráp Ok sẽ được chuyển đến công đoạn tiếp theo

để lắp ráp

1.5 Giới thiệu về các thiết bị trong dây truyền

 Quét hợp kim hàn ( Thông thường là quét thiếc)

Trên bề mặt mạch in không đục lỗ, ở những nơi linh kiện được gắn vào,người ta đã mạ sẵn các lớp vật liệu dẫn điện như thiếc-chì, bạc hoặc vàng – nhữngchi tiết này được gọi là chân hàn (hay lớp đệm hàn) Sau đó, kem hàn, thường thấydưới dạng bột nhão là hỗn hợp của hợp kim hàn (có thành phần khác nhau, tùy vàocông nghệ và đối tượng hàn) và các hạt vật liệu hàn, được quét lên trên bề mặt củamạch in Để tránh kem hàn dính lên trên những nơi không mong muốn người ta

Trang 19

phải sử dụng một dụng cụ đặc biệt gọi mà mặt nạ kim loại (metal mask – hoặcstencil) làm bằng màng mỏng thép không gỉ trên đó người ta gia công, đục thủng ởnhững vị trí tương ứng với nơi đặt chíp trên bo mạch-bằng cách này, kem hàn sẽđược quét vào các vị trí mong muốn Nếu cần phải gắn linh kiện lên mặt còn lại

của bo mạch, người ta phải sử dụng một thiết bị điều khiển số để đặt các chấm vậtliệu có tính bám dính cao vào các vị trí đặt linh kiện Sau khi kem hàn được phủlên trên bề mặt, bo mạch sẽ được chuyển sang máy đặt chíp (pick-and-placemachine)

Hình 1-8: Hình ảnh máy quét thiếc SMP200 của SAMSUNG

Trang 20

Hình 1-9: Hình ảnh của mặt nạ hàn hay stencil SMT

 Máy AOI/ SPI/ X-RAY：

Kiểm tra PCB sau khi cắm thường có hai nhóm chính nhóm dùng ánh sángsoi chiếu với hỗ trợ của công nghệ xử lý hình ảnh, nhóm này có AOI, SPI, AXI,tương ứng là Auto Optical Inspection hoặc Advanced Optical Inspection, SolderPaste Inspection, Auto Xray Inspection

 AOI (Automated Optical Inspection): Kiểm tra quang học tự động

tình trạng thực tế linh kiện đã cắm vào PCB Kiểm tra chất lượng bênngoài mối hàn, tình trạng cắm, đọc giá trị, đọc nhãn và đọc mã vạch

Hình 1-10: Hình ảnh công nghệ kiểm tra lỗi ngoại quan bằng công nghệ

quang học tự động bằng máy AOI

Trang 21

 SPI ( Solder Paste Inspection ):

Kiểm tra quang học tự động kem hàn trên PCB sau khi in vào các mạch đồng,thực tế đây cũng chính là 1 dạng AOI nhưng chỉ chuyên cho kiểm kem hàn trênPCB Kiểm tra lượng thiếc hàn, tình trạng in sắc cạnh hay lem nhòe gây chập hoặcmức độ in chính xác trên mạch

Hình 1-11: Kiểm tra quang học tự động kem hàn trên PCB bằng máy SPI

Trang 22

kem hàn Các linh kiện ở mặt dưới của bo mạch được gắn lên trước, và các chấmkeo được sấy khô nhanh bằng nhiệt hoặc bằng bức xạ UV Sau đó bo mạch đượclật lại và máy gắn linh kiện thực hiện nốt các phần còn lại trên bề mặt bo.

Hình 1-12: Máy gắn chip

 Gia nhiệt – làm mát

Sau khi quá trình gắp, gắn linh kiện hoàn tất, bo mạch được chuyển tới lò sấy.Đầu tiên các bo tiến vào vùng sấy sơ bộ nơi mà ở đó nhiệt độ của bo và mọi linhkiện tương đối đồng đều và được nâng lên một cách từ từ Việc này làm giảm thiểuứng suất nhiệt khi khi quá trình lắp ráp kết thúc sau khi hàn Bo mạch sau đó tiếnvào vùng với nhiệt độ đủ lớn để có thể làm nóng chảy các hạt vật liệu hàn trong

Trang 23

kem hàn, hàn các đầu linh kiện lên trên bo mạch Sức căng bề mặt của kem hànnóng chảy giúp cho linh kiện không lệch vị trí, và nếu như bề mặt địa lý của chânhàn được chế tạo như thiết kế, sức căng bề mặt sẽ tự động điều chỉnh linh kiện vềđúng vị trí của nó.

Có nhiều kỹ thuật dùng cho việc gia nhiệt, ủ bo mạch sau quá trình gắp, gắn.Những kỹ thuật mà ta thường gặp sử dụng đèn hồng ngoại, khí nóng Trường hợpđặc biệt người ta có thể sử dụng chất lỏng CF4 với nhiệt độ sối lớn kỹ thuật nàyđược gọi là gia Phương pháp này đã không còn là ưu tiên số một khi xây dựng cácnhà máy Hiện nay người ta sử dụng nhiều khí nitơ cho hoặc khí nén giầu ni-tơtrong các lò ủ đối lưu Dĩ nhiên, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhượcđiểm riêng Với phương pháp ủ dùng IR, kỹ sư thiết kế phải bố trí linh kiện trên bosao cho những linh kiện thấp hơn không rơi vào vùng của các linh kiện cao hơn.Nếu người thiết kế biết trước được các chu trình nhiệt hoặc quá trình hàn đối lưuthì anh ta sẽ dễ dàng hơn trong việc bố trí các linh kiện gắn trên bo Với một sốthiết kế, người ta phải hàn thủ công hoặc lắp thêm các linh kiện đặc biệt, hoặc là tựđộng hóa bằng cách sử dụng các thiết bị hồng ngoại tập trung Sau quá trình hàncác bo mạch phải được “rửa” để gỡ bỏ những phần vật liệu hàn còn dính trên đó vìbất kỳ một viên vật liệu hàn nào trên bề mặt bo cũng có thể làm ngắn mạch của hệthống Các vật liệu hàn khác nhau được rửa bằng các hóa chất khác nhau được tẩyrửa bằng các dung môi khác nhau Phần còn lại là dung môi hòa tan được rửa bằngnước sạch và làm khô nhanh bằng không khí nén Nếu không chú trọng tới hìnhthức và vật liệu hàn không gây hiện tượng ngắn mạch hoặc ăn mòn, bước làm sạchnày có thể là không cần thiết, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu ô nhiễm chất thải

Trang 24

Hình 1-13: Một loại máy ra nhiệt và làm mát REFLOW

 Kiểm tra và sửa lỗi

Cuối cùng bo mạch được đưa sang bộ phận kiểm tra quang học để phát hiệnlỗi bỏ sót linh kiện hoặc sửa các lỗi vị trí của linh kện Trong trường hợp cần thiết,chúng ta có thể lắp đặt thêm một số trạm kiểm tra quang học cho dây truyền côngnghệ sao cho có thể phát hiện lỗi sau từng mỗi công đoạn

Hình 1-14: Hình ảnh kiểm tra sản phẩm sau quá trình hàn nhiệt bằng X-ray

Trang 25

Ở công đoạn này chúng ta có thể sử dụng các máy AOI (automated OpticalInspection) quang học hoặc sử dụng X-ray Các thiết bị này cho phép phát hiện cáclỗi vị trí, lỗi tiếp xúc của các linh kiện và kem hàn trên bề mặt của mạch in.

1.6 Ứng dụng PLC S7-300 trong dây truyền SMT

Trong đề tài này, nhóm chúng em tìm hiểu ứng dụng điều khiển băng tải sửdụng PLC S7-300 trong dây truyền SMT

Nhiệm vụ của PLC là tiếp nhận các tín hiệu đầu vào như : cảm biến, tín hiệucủa các máy móc, nút ấn để điều khiển các thiết bị chấp hành từ đó điều khiển cácđối tượng như Xilanh khí nén để đẩy bản PCB vào, động cơ băng tải để điều khiểnvị trí của băng tải

Trang 26

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300

VÀ CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN

2.1 Giới thiệu về PLC S7-300

2.1.1 Tổng quan về PLC S7-300

Hình 2-1: Hình ảnh PLC S7-300

PLC là viết tắt của tiếng Anh: Programmable Logic Controller là một bộ

điều khiển logic lập trình được PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trongthực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầuvào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trìnhcủa PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLCnhư Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric,Omron,Honeywell

PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình

Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mớiKết cấu theo kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack

S7-300 được thiết kế theo kiểu module Các module này sử dụng cho nhiềuứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho

Trang 27

việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số cácmodule được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờcũng có một module chính là module CPU Các module còn lại là những moduletruyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module chức năngchuyên dụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng.

 Modul CPU:

Là loại module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ định thời, bộ đếm,

cổng truyền thông,… và có thể có một vài cổng vào/ra (các cổng vào ra onboard).

Trong PLC S7-300 có nhiều loại modul CPU khác nhau Nói chung chúngđược đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như: CPU312, modul CPU 314, ModulCPU 315, Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về

cổng vào/ra onboard cũng như các khối làm việc đặc biết được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ

được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (IntergatedFunction Module) ví dụ CPU 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ Loại 312IFM,

313 không có pin nuôi Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP Ngoài ra có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông: Thông qua cổngtruyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối : máy tính lập trình, màn hình

OP (Operator panel) , các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-400, M7-400,C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2, 10.2kbps với S7-200) Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus vớivận tốc truyền lên đến 12Mbps

Trang 28

Hình 2-2: Modul CPU

- Các đèn báo có ý nghĩa sau:

SF (đỏ) lỗi phần cứng hay mềm,

BATF (đỏ) lỗi pin nuôi,

DC5V (lá cây) nguồn 5V bình thường,

FRCE (vàng ) force request tích cực

RUN (lá cây) CPU mode RUN ; LED chớp lúc start-up w 1 Hz; modeHALT w 0.5 Hz

STOP mode (vàng) CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LEDchớp khi memory reset request

BUSF (đỏ) lỗi phần cứng hay phần mềm ở giao diện PROFIBUS

Trang 29

- Khóa mode có 4 vị trí:

RUN-P: chế độ lập trình và chạyRUN: chế độ chạy chương trìnhSTOP: ngừng chạy chương trìnhMRES: reset bộ nhớ

Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyểnqua và chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU

Pin nuôi giúp nuôi chương trình và dữ liệu khi bị mất nguồn (tối đa 1 năm) và nuôiđồng hồ với thời gian thực Với loại CPU không có pin nuôi thi cũng có một phần vùngnhớ được duy trì

 Các module mở rộng gồm có:

Hình 2-3: Hình ảnh các modul mở rộng của PLC S7-300

a Modul PS (Power supply): modul nguồn nuôi Có 3 loại 2A ,5A và 10A

Người sử dụng cần nắm rõ số lượng đầu vào và đầu ra để bảo đảm thiết bịđược cấp điện một cách chính xác Mỗi modul khác nhau thì khả năng sử dụng

Trang 30

điện khác nhau Nguồn điện cung cấp này không được dùng để khởi động cho cácthiết bị kết nối phía bên ngoài tại ngõ vào, hoặc ngõ ra Người sử dụng phải cấpđiện cho các thiết bị tại đầu vào hoặc đầu ra phải được tiến hành một cách riêngbiệt Có như vậy mới bảo đảm được rằng những ảnh hưởng của các thiết bị máymóc dùng trong công nghiệp không gây hư hại cho bộ điều khiển PLC Đối vớimột số bộ điều khiển PLC loại nhỏ, chúng cấp nguồn cho các thiết bị kết nối tạingõ vào bằng điện áp được lấy từ một nguồn nhỏ đã được tích hợp vào bộ điềukhiển PLC.

b Modul SM: Modul mở rộng cổng rín hiệu vào ra , bao gồm:

+ DI (Digital input): Modul mở rộng cổng vào số Số các cổng vào của modulnày có thể là 8, 16, 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul:

+ DO (Digital output): Modul mở rộng cổng ra số Số các cổng ra của modul

này có thể là 8, 16, 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul;

Trang 31

- SM 322; DO 16 _ 120 VAC ReLay, 8*2 nhóm

- SM 322; DO 8 _ 230 VAC Relay, 4*2 nhóm

- SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm

+ DI/DO (Digital input/ Digital output): Modul mở rổng các cổng vào/ra số sốcác cổng vào/ra có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ thuộc vào từng loạimodul

- SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A

- SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

+ AI (Analog Input): Modul mở rổng các cổng vào tương tự

Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở badây, bốn dây, nhiệt độ Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khácnhau Cài đặt thông số hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300Station – Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57phù hợp (xem mục ) và/hoặc cài đặt nhờ modulle tầm đo (measuring rangemodule) gắn trên module SM Kết quả chuyển đổi là số nhị phân phụ hai với bitMSB là bit dấu

Về bản chất chúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự-số (AD), tức là mỗi tín hiệutương tự được chuyển thành một tín hiệu số (nguyên ) có độ dài 12 bít, số các cổng vào cóthể là 2, 4 hoặc 8 tuỳ thuộc vào từng loại Modul

+ AO (Analog ouput): Modul mở rộng các cổng ra tín hiệu tương tự Chúngchính là các bộ chuyển đổi số - tương tự (DA) Số các cổng ra tương tự có thể là 2hoặc 4 tuỳ thuộc từng loại modul:Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụhai:

- SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gianchuyển đổi 0.8 ms;

Trang 32

c FM (Function modul): modul có chức năng điều khiển riêng:

- FM350-1 : đếm xung một kênh

- FM350-2 : đếm xung tám kênh

- FM351, 353, 354, 357-2 : điều khiển định vị

- FM352: bộ điều khiển cam điện tử

- FM355: bộ điều khiển hệ kín

d IM (Interface module): Modul ghép nối Đây là loại modul chuyên dụng có

nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lýchung bới một modul CPU

Thông thường các modul mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi làRack Module IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với module IM361 đặt ở cácrack 1, 2, 3 giúp kết nối các module mở rộng với CPU khi số module lớn hơn tám.Cáp nối giữa hai rack là loại 368 Trong trường hợp chỉ có hai rack, ta dùng loạiIM365

Trang 33

Hình 2-4: Modul ghép nối IM360 và IM361

Hình 2-5: Thanh Rack

e CP (communication modul): Modul phục vụ truyền thông trong mạng

giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Trang 34

Hình 2-6: Sơ đồ tổng quát của một trạm PLC S7-300

2.1.2 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng

Trong một trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modulemở rộng thông qua bus nội bộ Ngay tại đầu vòng quét, các dữ liệu tại cổng vào

các module số (DI) được CPU chuyển đến bộ đệm vào số Cuối mỗi vòng quét, nội dung của bộ đệm ra số lại được CPU chuyển tới các module ra số (DO) Sự

thay đổi nội dung của hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng.Sự truy nhập cổng vào/ra tương tự được CPU thực hiện trực tiếp với module

mở rộng (AI/AO) Nguyên nhân là do đặc thù về tồ chức bộ nhớ và phân chia địa chỉ của S7-300, tức là chỉ có các module số mới có bộ đệm còn các module tương

tự thì không (chúng chỉ được cung cấp địa chỉ để truy cập)

Trang 35

a Mạng Truyền Thông Bus:

+ MPI (Multipoint Interface): Mạng MPI được dùng ở mức độ “field” và

“cell” với số lượng ít MPI là giao diện nhiều điểm trong hệ thống SIMATICS7/M7 và C7 Mạng MPI dùng cho những mạng với số lượng nhỏ CPU và trao đổidữ liệu ít

Hình 2-7: Truyền thông giữa máy tính, PLC và cơ cấu chấp hành

Trang 36

Hình 2-8: Sơ đồ kết nối mạng MPI

+ PROFILBUS–DP: CPU 315-2DP, CPU 313C–2DP, CPU 314C-2DP

PROFIBUS (PROcess Field BUS): là mạng dùng ở mức độ “cell” và “field”trong hệ thống truyền thông SIMATIC Có hai loại PROFIBUS:

PROFIBUS DP: truyền thông tốc độ cao với khối lượng dữ liệu nhỏ

PROFIBUS (cell level): truyền được khối lượng dữ liệu lớn

Hình 2-9: Sơ đồ kết nối mạng PROFIBUS

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	4,53 MB
File đính kèm	Mô phỏng winCC+Power Point.rar (100 B)