一种PCB分板包装线的多工位协同控制方法与流程

本发明涉及工业自动化控制，具体涉及一种pcb分板包装线的多工位协同控制方法。

背景技术：

1、pcb是现代电子设备的基础部件，在完成分板加工后需要进行后道包装作业。pcb后道包装涉及码齐、配湿度卡、放防潮珠、撑袋、装袋、抽真空封口、传送、打标等多个工序。为提高生产效率，有必要将上述工序自动化，并串联成一条一体化的包装线，形成pcb全自动分板包装一体化设备。

2、现有的pcb全自动分板包装一体化设备包括码齐工位、配湿度卡工位、放防潮珠工位、撑袋工位、装袋工位、封口工位和传送工位，各工位由控制器按预设逻辑控制。该设备在实际运行中存在以下问题：配湿度卡工位的吸盘取卡动作、放防潮珠工位的投放动作、撑袋工位的撑开动作，均存在耗时不确定的现象。当某一工位的实际用时超出正常范围时，下游工位只能按预设逻辑等待或触发停机报警，操作人员需要手动复位并重新启动，导致整线停机次数增多，批次完成时间不稳定，生产效率难以进一步提高。

3、此外，现有设备中，部分工位资源在批次间存在占用冲突。例如，放防潮珠工位夹持机构在主循环段装袋完成前无法释放，下一批次的准备工作完成后若该夹持机构尚未释放，只能被动等待，等待时间无法精确控制，进一步加剧了批次完成时间的不稳定。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：在pcb全自动分板包装一体化设备的实际运行中，配湿度卡、放防潮珠、撑袋等工位的动作耗时存在不确定性，且部分工位资源在批次间存在占用冲突，导致下游工位被动等待或停机报警，批次完成时间不稳定，生产效率难以进一步提高。

2、针对上述问题，本发明的总体思路是：先对整条包装线的所有工序进行全面分析，理清各工序之间的接口关系和资源占用关系；在此基础上，将工序按功能划分为若干工序段，为每个工序段设定一个可以接受的等待时间范围；当某工序段的实际用时超出这个范围时，不是立即停机，而是通过调整下游工序的启动时机或上游工序的进料节奏来吸收这个偏差；同时，在关键资源释放后及时判断下一批次是否就绪，就绪则立即启动，未就绪则在允许等待范围内等待。这样，就把原来一有偏差就停机的控制方式，变成在允许范围内自动调整、只在超出允许范围时才报警的控制方式。

3、基于上述思路，首先对包装线的工序进行分析。所述包装线包括码齐工位、配湿度卡工位、放防潮珠工位、撑袋工位、装袋工位、封口工位和传送工位。

4、pcb准备段包括：码齐工位进板、前后码齐、左右码齐并夹持，配湿度卡工位底座上升、夹持松开、底座下降、夹板夹紧、吸盘取湿度卡、吸盘放湿度卡，以及将pcb和湿度卡送至放防潮珠工位。

5、主循环段包括：放防潮珠工位承接pcb、上方夹板松开、底座抬起、放入防潮珠、左右夹持合拢、吸住湿度卡、前方夹板下降、夹持机构带pcb前进至装袋工位、pcb进入包装袋中、松开防潮珠和湿度卡、夹持机构退出、装袋完成并释放放防潮珠工位夹持机构。

6、包装袋处理段包括：送袋工位吸取包装袋、移动至撑袋工位、托盘接住、吸住包装袋口拉开、撑板进入包装袋口、左右分开撑开包装袋口、包装袋前移。

7、收尾段包括：装袋完成后轨道平移至封口工位、抽真空准备、抽真空、封口、机构归位、滚轮移出至传送工位、传送至打标等候工位。

8、上述各段之间存在明确的接口关系：pcb准备段的“送至放防潮珠工位”与主循环段的“放防潮珠工位承接pcb”是接口1；主循环段的“pcb进入包装袋中”与包装袋处理段的“等待pcb进入”是接口2；主循环段的“装袋完成”与收尾段的“轨道平移”是接口3。同时，主循环段占用放防潮珠工位夹持机构，该夹持机构在装袋完成前无法释放。

9、基于上述工序分析，本发明提供一种pcb分板包装线的多工位协同控制方法，包括：

10、s1. 工序分段：pcb准备段，从码齐工位进板开始，经配湿度卡工位完成放湿度卡，至pcb送至放防潮珠工位为止；主循环段，从放防潮珠工位承接pcb开始，至装袋完成、放防潮珠工位夹持机构释放为止，所述主循环段占用放防潮珠工位夹持机构；包装袋处理段，与主循环段并行，从送袋工位取包装袋开始，至撑袋工位将包装袋口撑开、等待pcb进入为止；收尾段，从装袋完成后的轨道平移开始，经封口工位抽真空封口，至传送至打标等候工位为止；

11、s2. 允许等待时间设定：pcb准备段的允许等待时间，为同一批次pcb准备段完成至上一批次主循环段完成并释放放防潮珠工位夹持机构之间的等待时间，该等待时间由放防潮珠工位夹持机构的释放时间决定；包装袋处理段的允许等待时间，为同一批次内包装袋口撑开后至pcb进入包装袋中之间的等待时间，该等待时间由包装袋口撑开后的保持时间决定；收尾段的允许等待时间，为收尾段占用轨道的时间与批间节拍的差值，该差值决定收尾段的允许等待时间；

12、s3. 调整量计算：实时检测各段实际用时，当实际用时超出对应标准用时（pcb准备段标准用时21秒，包装袋处理段标准用时20秒，收尾段标准用时27秒）时，计算调整量：pcb准备段延迟时，计算下一批次主循环段的启动等待时间延长量，延长量等于pcb准备段实际用时减去pcb准备段标准用时；包装袋处理段延迟时，计算同一批次pcb进入包装袋的延迟量，延迟量等于包装袋处理段实际用时减去包装袋处理段标准用时；收尾段延迟时，计算下一批次装袋完成时间的延后量，延后量等于收尾段实际用时减去收尾段标准用时；

13、s4. 调整量执行：主循环段完成并释放放防潮珠工位夹持机构后，检测下一批次pcb准备段是否已完成pcb送至放防潮珠工位；若已完成，则启动下一批次主循环段；若未完成，则等待至下一批次pcb准备段完成，等待时间不超过pcb准备段允许等待时间加上s3计算的启动等待时间延长量；包装袋处理段延迟时，根据s3计算的延迟量，延迟同一批次pcb进入包装袋中的动作；收尾段延迟时，根据s3计算的延后量，将下一批次的装袋完成时间相应延后；当等待时间达到pcb准备段允许等待时间加上启动等待时间延长量时，触发报警。

14、进一步地，所述放防潮珠工位夹持机构的释放时间，是指放防潮珠工位夹持机构从装袋完成位置退回至待机位置的时间。

15、进一步地，所述包装袋口撑开后的保持时间，是指包装袋口在等待pcb进入期间保持撑开状态的时间。

16、进一步地，所述收尾段占用轨道的时间与批间节拍的差值，当所述差值大于零时，判定收尾段为瓶颈段。

17、进一步地，所述调整量计算包括：当下一批次pcb准备段实际用时超出pcb准备段标准用时，计算下一批次主循环段的启动等待时间延长量，延长量等于pcb准备段实际用时减去pcb准备段标准用时；当包装袋处理段实际用时超出包装袋处理段标准用时，计算同一批次pcb进入包装袋的延迟量；当收尾段被判定为瓶颈段时，计算下一批次装袋完成时间的延后量。

18、进一步地，所述调整量执行包括：主循环段完成并释放放防潮珠工位夹持机构后，检测下一批次pcb准备段是否已完成pcb送至放防潮珠工位；若已完成，则启动下一批次主循环段；若未完成，则等待至下一批次pcb准备段完成，等待时间不超过pcb准备段的允许等待时间加上计算的启动等待时间延长量；包装袋处理段延迟时，根据计算的延迟量，延迟同一批次pcb进入包装袋中的动作；收尾段延迟时，根据计算的延后量，将下一批次的装袋完成时间相应延后；当等待时间达到pcb准备段允许等待时间加上启动等待时间延长量时，触发报警。

19、进一步地，所述pcb准备段包括：码齐工位进板、前后码齐、左右码齐并夹持，配湿度卡工位底座上升、夹持松开、底座下降、夹板夹紧、吸盘取湿度卡、吸盘放湿度卡，以及将pcb和湿度卡送至放防潮珠工位。

20、进一步地，所述主循环段包括：放防潮珠工位承接pcb、上方夹板松开、底座抬起、放入防潮珠、左右夹持合拢、吸住湿度卡、前方夹板下降、夹持机构带pcb前进至装袋工位、pcb进入包装袋中、松开防潮珠和湿度卡、夹持机构退出、装袋完成并释放放防潮珠工位夹持机构。

21、进一步地，所述包装袋处理段包括：送袋工位吸取包装袋、移动至撑袋工位、托盘接住、吸住包装袋口拉开、撑板进入包装袋口、左右分开撑开包装袋口、包装袋前移。

22、进一步地，所述收尾段包括：装袋完成后轨道平移至封口工位、抽真空准备、抽真空、封口、机构归位、滚轮移出至传送工位、传送至打标等候工位。

23、本发明的有益效果：

24、在操作层面，解决了设备因配湿度卡工位卡片静电、放防潮珠工位颗粒流动性、撑袋工位包装袋材质差异等常见耗时偏差而频繁停机报警的问题，设备在允许等待范围内自动调整，操作人员无需频繁手动复位和重新启动。

25、在车间管理层面，解决了批次完成时间不稳定的问题，通过调整量计算和执行，有效生产时间从约54分钟提升至约58.5分钟，产能提升约8%，生产计划可以更加精确地安排。

26、在企业效益层面，解决了设备停机次数多、有效生产时间被压缩的问题，停机次数减少，资源利用率提高，在相同人员和设备条件下单位时间产出增加。