SMT贴片机的电控系统详细讲解

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贴片机的电控系统也称为计算机及硬件控制系统，简称控制系统或硬件系统（此处指狭义的硬件，即电子系统中的硬件），是贴片机指挥中枢，相当于人的大脑和神经系统。电控系统控制着贴片机进行一系列复杂、有序、准确的运动，完成印制板输入、定位，贴片头拾取、检测、贴放和供料器检测等动作，实现贴片机高效率、自动化贴装功能。

一、贴片机电控系统概述

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1、电控系统总体架构

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贴片机是一个高精密机器人系统，所有各种功能和复杂动作完全由以计算机为主的高效的电子系统控制，电控系统总体架构由计算机单元和I/O单元等6个基本单元组成，如下图所示。

2、电控系统功能组成

贴片机电控系统按工作原理和系统功能来分，由报警系统、视觉系统和定位系统等9 个不同功能的分系统组成，如下图所示。其中每一个分系统都是一个独立的电子系统，由各种功能单元电路、接口、执行机构及终端等构成。

3、电控系统的组成部件

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贴片机电控系统由机器主控制器（VME箱）、内嵌式PC、运动控制卡、图像卡和I/O接口板等部件组成，实现了坐标和外围I/O接口控制，保证运动的准确性和快速响应性。VME箱是整个控制系统的核心，实现整机数据的采集传送和分析处理功能，并向各部分发出指令，完成机械传动、图像处理及检测功能。运动控制卡主要实现坐标运动控制信号的采集，传送各种加工数据和动作执行指令功能等。图像卡主要采集和传送各种贴装元器件和PCB上标识点的数据。

不同公司、不同型号贴片机电控系统的组成各不相同，例如，环球公司的GENESIS平台的控制系统主要由下述几部分组成：

• VME（Versa Module European）总线；

• Intel Pentium-based内嵌式PC；

• 线以太网控制器，256 MB RAM；

• IDE硬盘驱动；

• Motorola Power PC-based机器控制器；

• 智能的运动控制器；

• CDR/W光驱和软驱。

二、工控机系统

贴片机的计算机控制核心是VME箱，具有良好的人—机界面与连机接口及其通信功能。VME在20世纪80年代早期由Motorola，Mostek和Philips/Signetics公司联合开发，但是合作伙伴未就“VME”的含义达成一致。“VME”的两个解释为：VERSAmodule European和VERSAmodule Eurocard。虽然“VME”的含义没有明确建立，但是其结构流行，成为目前很多机器控制箱的总线设计标准。VME结构允许多于一个独立运行的微处理器连接到VME总线，然而一次只允许一个处理器接近总线。VME结构使机器控制更加紧密，对中断信号的反应更加迅速。

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VME的一些术语及其描述如下表所示。

VME箱内板的功能（以环球公司的一种贴片机为例）如下表所示。

VME箱结构图如下图所示。

下图 为某贴片机VME箱中的机器控制器、嵌入式PC及用户界面的信号传递示意图。

下图是某贴片机型计算机控制系统图。

三、硬件系统

下面以环球公司的一种贴片机为例来说硬件连接，其硬件结构如下图所示。贴片机与主机硬件的连接是在以太网上通过TCP/IP使用下列之一连接方式来实现的：

（16）并行连机

外部操作并行连机外部操作为主机在通信失效期间提供的对信息数据排序的能力，当通信恢复后，排好序的信息再被传送。当主机通信失效发生时，第一个尝试就是向诸机发出信息以激活并行连机外部操作，所有随后发给主机的信息数据被保存，并且主机要求一个并行连机外部操作清除，然后所有的排序信息数据显示在主机上。

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（17）过程状态模型

下图显示机器的过程状态模型。下列概念用来描述过程状态模型。

① 闲置（Idle）——从机器开机时刻起，直到调用一个生产程序（产品）或者选择另外一个过程状态，机器处于闲置状态，没有发生设定或诊断活动。

② 生产（Production）——从调用一个生产程序（产品）时刻起，直到选择另外一个过程状态，机器处于生产状态。

③ 子系统设定（Subsystem Setup）——机器进行设定活动，如机器寻址（Mapping）、机器校准、送料站设定或相机设定，典型的设定活动只是在机器安装或修改机器硬件时进行。

④ 诊断（Diagnostics）——操作员使用离散的I/O特性来直接控制机器活动进行故障诊断和纠错，可以通过修改机器内部值（设定或重置输出）改变机器状态来诊断，或通过观察机器内部值（输入）并不改变机器状态来诊断。

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贴片机的电控系统也称为计算机及硬件控制系统，简称控制系统或硬件系统，是贴片机指挥中枢，相当于人的大脑和神经系统。