Quy trình nướng PCB tự động và quản lý tài sản thông minh
28/08/2019
Giới thiệu
Lò nướng thường được sử dụng trong sản xuất bảng mạch in (PCB) như một quá trình đóng rắn sau khi in, hàn hoặc phủ. Các bán thành phẩm được nung ở nhiệt độ theo giai đoạn dựa trên chiều dài của chúng, các sản phẩm và quy trình khác nhau yêu cầu các quy trình nướng khác nhau. Theo truyền thống, một quy trình nướng được vận hành thủ công bởi một kỹ thuật viên, điều đó có nghĩa là nếu có sự cố xảy ra, nó có thể làm hỏng toàn bộ lô bán thành phẩm và tổn thất đáng kể về tài chính. Tệ hơn nữa, vì thiết bị nướng PCB truyền thống không được kết nối với mạng và máy tính, không có hồ sơ đầy đủ được lưu trên cơ sở dữ liệu để theo dõi và xác định các vấn đề.
Khách hàng trong trường hợp này là công ty điện tử Đài Loan, công ty cung cấp dịch vụ OEM cho các mô-đun siêu nhỏ và các gói bán dẫn tùy chỉnh, cũng như lắp ráp PCB. Họ tìm cách tự động hóa quy trình nướng PCB và cải thiện quản lý tài sản, họ đã yêu cầu trợ giúp từ công ty tự động hóa MiRLE, và họ cùng nhau quyết định sử dụng giải pháp phần cứng và phần mềm của Advantech, trong việc xây dựng hệ thống giám sát quy trình và tự động hóa nướng PCB.
Sử dụng giải pháp Advantech, các nhà khai thác lò nướng tại dây chuyền sản xuất PCB chỉ định cấu hình nướng và lưu chúng trong DB trước, sau đó sử dụng máy quét cầm tay để quét mã vạch trên mỗi lô bo mạch bán thành phẩm đang chờ xử lý. Quá trình quét sẽ liệt kê thông tin sản xuất tương ứng của lô, chẳng hạn như số sê-ri và danh mục đầu tư nhiệt độ cần thiết, và hệ thống sẽ tự động bắt đầu quá trình nướng và điều chỉnh nhiệt độ ở các giai đoạn khác nhau theo danh mục nướng tương ứng; tất cả không cần thao tác thủ công trong suốt quá trình nướng.
Mỗi lò nướng được điều khiển và giám sát bởi một máy server biên thông minh (một PC mạnh mẽ nhỏ gọn được cung cấp bởi Advantech), sẽ thực hiện quy trình nướng và lưu trữ tất cả các hoạt động một cách chi tiết để xem xét trong tương lai. Dữ liệu được kết nối với máy chủ phụ trợ và được tích hợp với hệ thống thực thi sản xuất (MES) của công ty, làm cho hệ thống giám sát và tự động hóa nướng trở thành nền tảng quan trọng trong nỗ lực nâng cấp hoạt động của họ lên môi trường sản xuất Công nghiệp 4.0 dựa trên kích hoạt tự động hóa thông minh IoT.
Yêu cầu ứng dụng
Dự án cần triển khai một máy tính công nghiệp ở bên cạnh mỗi lò nướng PCB, được kết nối với bộ điều khiển của lò, để điều khiển và thực hiện quy trình nướng tự động. Các yêu cầu hệ thống cần một máy server biên thông minh cung cấp các chức năng kết hợp của máy phân tích dữ liệu, cổng IoT và cơ sở dữ liệu. Hơn nữa, máy server biên cần có khả năng cung cấp ít nhất 4 x cổng nối tiếp RS-485, một cổng để kết nối với đầu đọc mã vạch, một cho bộ điều khiển nhiệt độ lò và hai cổng còn lại cho các mô đun thu thập dữ liệu bổ sung để thu thập dữ liệu về các hoạt động nướng cụ thể, cũng như quy trình sản xuất đo sáng.
Ngoài tự động hóa, hệ thống cũng yêu cầu quản lý thiết bị từ xa, do đó máy chủ cần được cài đặt phần mềm quản lý thiết bị; thiết bị để cho phép nhân viên hiểu tất cả các hoạt động và cho phép họ thực hiện các chức năng quản lý tài sản nếu cần thiết. Các công cụ phần mềm bao gồm các API đầy đủ để tạo điều kiện kết nối dữ liệu giữa các hoạt động tại hiện trường và các hệ thống thông tin phụ trợ, chẳng hạn như hệ thống thực thi sản xuất (MES) của công ty để tích hợp công nghiệp 4.0 ở mức độ cao hơn.
Các giải pháp
Đối với hệ thống điều khiển giám sát và tự động hóa nướng PCB này, Advantech đã cung cấp một số máy server biên EIS-D120 để triển khai trong lĩnh vực này. Do các máy chủ có nhiều cổng nối tiếp và khả năng mở rộng vô song, khách hàng cuối có thể kết nối các thiết bị, trong trường hợp này là bộ điều khiển lò nướng, đầu đọc mã vạch cầm tay và mô-đun thu thập dữ liệu ADAM của Advantech.
Mỗi sản phẩm EIS của Advantech được cài đặt sẵn nền tảng Advantech WISE-PaaS / Device On IoT, cung cấp phần mềm quản lý thiết bị IoT và các công cụ phát triển ứng dụng IoT cho các nhà thiết kế hệ thống để thiết kế và phát triển các chức năng bao gồm thu thập dữ liệu, cổng Internet, điều khiển giám sát từ xa và kết nối đám mây. Họ cũng có thể sử dụng trình tạo bảng điều khiển có trong bộ công cụ phát triển để định cấu tạo bảng điều khiển có khả năng tùy biến cao hiển thị dữ liệu và sử dụng các API khác để thiết lập kết nối với các hệ thống ứng dụng khác để tích hợp phụ trợ cao hơn.
Để thu thập và truyền dữ liệu, phần mềm Advantech WISE-PaaS / Device On cung cấp bộ công cụ phát triển cho các nhà tích hợp hệ thống để dễ dàng phát triển các trình cắm để chuyển đổi giao thức trường công nghiệp không đồng nhất thành ngôn ngữ IoT hợp nhất để cho phép hệ thống có thể thích ứng với các giao thức và môi trường khác nhau; thu được dữ liệu máy thành công mà khó làm được trước đó. Tính năng cổng này của máy chủ Advantech EIS cho phép tích hợp dữ liệu và ứng dụng toàn diện trong việc thực hiện tự động hóa thông minh.
Lợi ích
Thay thế các vận hành thủ công truyền thống trong quy trình nướng PCB bằng điều khiển và giám sát tự động, giảm lỗi của con người trong hoạt động, và cải thiện năng suất và tỷ lệ sản lượng.
Tạo hồ sơ kỹ thuật số cho quy trình nướng PCB để người dùng theo dõi tình trạng hoạt động của lò nướng và cũng thiết lập truy xuất thông tin sản xuất để tìm kiếm trong tương lai.
Cho phép tích hợp đa nền tảng các hệ thống thông tin khác của khách hàng, chẳng hạn như MES, để tối ưu hóa quy trình làm việc và quản lý thiết bị để đạt hiệu quả cao hơn.
