Osazování desek plošných spojů PLC: Jak se vyrábějí a testují spolehlivé průmyslové řídicí desky

Obsah

1. PLC není běžná deska plošných spojů: Součásti řídicí jednotky

2. Proč se osazování desek plošných spojů PLC liší od běžného procesu osazování desek plošných spojů

3. Od DFM revize k SMT/THT osazování plošných spojů PLC

4. Jak testovat sestavu plošných spojů PLC kromě vizuální kontroly

5. Od prototypu k opakovatelné výrobě: Konzistence desek plošných spojů PLC

6. závěr

7. Časté dotazy

---

Aby bylo možné v moderních výrobních závodech správně zpracovat řadu signálů, musí elektronika fungovat spolehlivě. PLC funguje jako zařízení, které přijímá signály ze senzorů, zpracovává logický program a odesílá příkazy do obráběcích strojů, pohonů, ventilů a dalších zařízení. PLC tedy vykonávají více řídicích funkcí a jejich elektronika by měla být spolehlivá.

 

Osazování desek plošných spojů PLC tedy znamená více než jen umístění součástek na desku plošných spojů; znamená to řešení takových věcí, jako jsou smíšené signály, průmyslový šum, teplo, spolehlivost připojení, zajištění zdrojů součástek a testování.

 

Tento článek vysvětluje jak sestavování desek plošných spojů PLC transformuje z běžné desky plošných spojů na spolehlivou průmyslovou řídicí desku. Vysvětluje také, jak se sestavování řídicí desky PLC liší od běžného procesu sestavování desek plošných spojů.

 

 PLC není Jen jeden Deska plošných spojů: Součásti řídicí jednotky

 

APprogramovatelný logický kontrolér (PLC) je průmyslový regulátor, který provede naprogramovanou logiku a interaguje s dalšími továrními zařízeními. Moderní PLC systémy mohou mít centralizovanou nebo distribuovanou architekturu s rozhraními pro I/O, komunikaci a další polní zařízení.

 

Do PLC systému lze instalovat mnoho druhů řídicích desek PLC: některé z nich budou zacházet s Procesor (CPU) a logické funkcea někteří z nich budou zacházet s Vstupy/výstupy, komunikace, napájení a polní připojení.

 

CPU a logické řídicí desky

 

Sekce CPU je zodpovědná za provádění řídicího programu a koordinaci operací PLC. smět zahrnují mikrokontrolér, mikroprocesor, paměťové jednotky, hodinové obvody, regulátory napětí, komunikační rozhraní a další ochranné prvky.

 

Výběr komponent je důležitým faktorem, který je třeba zvážit při zvažování rychlosti a spolehlivosti prováděných operací. Inženýři by měli vzít v úvahu provozní teplotu, paměť výdrž a uchovávání dat, dostupnost procesoru, EMC Požadavkya spotřebu energie.

 

Deska plošných spojů PLC regulátoru by měla mít spolehlivou napájecí architekturu. Kolísání napětí a šum v procesorových kolejnicích mohou vést k nepředvídatelnému chování. Proto by se při návrhu a výrobě desek plošných spojů PLC měla věnovat pozornost filtrování, oddělení, uzemnění, zapojení napájení a dalším podobným otázkám.

 

I/O a komunikační desky

 

I/O desky poskytnout rozhraní mezi regulátorem a prostředím. Tyto obvody mohou spravovat digitální vstupy a výstupy, analogové signály, senzor inpříkazy puts neboli akční členy. Komunikační desky zvládají síťovou komunikaci: moderní PLC mohou používat protokoly průmyslového Ethernetu, jako jsou PROFINET a EtherCAT.

Tedy deska plošných spojů PLC s vysokorychlostními komunikačními rozhraními může vyžadovat speciální regulaci impedance, pečlivé umístění konektorů, izolaci, filtrování a ochranu před elektrickými přechodovými jevy.

 

Napájecí, reléové a rozhraní

 

V průmyslových řídicích systémech je pro řízení rozhraní polí s vyšší energií potřebná nízkonapěťová elektronika. Na stejné desce plošných spojů mohou být umístěny komponenty, jako jsou relé, svorkovnice, optočleny, oddělovací zařízení, pojistky, ochrana proti přechodovým jevům a výkonové měniče.

 

Jednou z výzev při montáži řídicích desek PLC je, že nízkonapěťová elektronika musí spolehlivě fungovat i v prostředí s polními rozhraními vystavenými vyššímu napětí, spínacím zátěžím a elektrickým přechodovým jevům.

 

Proč se osazování desek plošných spojů PLC liší od běžného procesu osazování desek plošných spojů

 

Klíčovým Rozdíl mezi osazováním desek plošných spojů PLC a běžnými deskami plošných spojů spočívá ve vztahu mezi elektrickým výkonem a prostředím. Zatímco mnoho Spotřební desky plošných spojů pracují v kontrolovaném prostředí, deska PLC často musí pracovat roky v prostředích, kde je vysoká teplota, vibrace, elektromagnetické rušení a elektrické přechodové jevy smět nastat.

 

Procesy montáže desek plošných spojů pro průmyslové řízení a montáže desek plošných spojů pro průmyslovou automatizaci proto vyžadují disciplínu ve fázích návrhu a výroby.

 

Smíšené výkonové, digitální a analogové obvody

 

Deska PLC může obsahovat procesorové obvody, spínací výstupy, analogové vstupy, komunikační rozhraní a výkonovou elektroniku. Každý z těchto obvodů s sebou nese své vlastní elektrické problémy: spínací obvody produkují šum; analogové vstupy potřebují stabilní referenční napětí a dobře řízenou zpětnou cestu.

 

Široká škála velikostí a technologií součástek

 

Běžná deska plošných spojů pro PLC může zahrnovat integrované obvody s jemným roztečem, malé pasivní součástky, konektory, relé, transformátory, svorkovnice a součástky s průchozími otvory. Často to znamená nutnost použití jak SMT osazování desek plošných spojů, tak skrz díru PCB montáž s různými komponenty, montážními procesy, kontrolou a tepelnými profily.

 

Norma IPC-A-610J uvádí kritéria pro vizuální přijatelnost elektronických sestav. Norma J-STD-001J se zabývá požadavky na pájené elektrické a elektronické sestavy a řízením procesů.

 

Spolehlivost by měla obstát v testech průmyslového prostředí

 

Spolehlivost začíná ještě předtím, než první součástka dosáhne montážní linky. Konstruktéři musí zvážit povrchové a vzdušné cesty, tepelný management, uchycení konektorů, mechanické namáhání, snížení výkonu součástek, ochranu proti elektrostatickému výboji (ESD) a elektromagnetickou kompatibilitu (EMC).

 

Během vysoce spolehlivé montáže desek plošných spojů by měl výrobní proces zůstat shodují se s designem Požadavkyjakákoli vada pájenís, špatné připojení konektorů nebo neschválené záměna součástek může vést k selhání PLC v provozu určené pro dlouhodobý provoz.

 

Od DFM revize k SMT/THT osazování plošných spojů PLC

 

Úspěšná výroba desek plošných spojů PLC začíná technickým přezkoumáním, nikoli montážním zařízením. Pomáhá odhalit a opravit problémy. brzy ve fázi návrhu, která může snížit nákladné změny později ve výrobě.

 

Předvýrobní kontrola: Rizika DFM, DFA, BOM

 

Během kontrol DFM a DFA se analyzuje návrh desky plošných spojů: rozvržení desky, rozměry součástek, mezery, panelizace, orientace sestavy, otvory pro pájecí masku a přístup k testovacím zařízením.

 

Stejně důležitý je kusovník (Kusovník)Dlouhodobě vyráběné komponenty, zastaralé díly, riziko padělání, komponenty specifické pro výrobce nebo záměny v balení mohou narušit výrobu.

 

Během montáže řídicí desky PLC by inženýři měli identifikovat, které komponenty přímo ovlivňují kritické funkce nebo integritu signálu. Náhradní komponenta smět fit stejný stopa, ale může ovlivnit elektrický výkon.

 

SMT tisk, umístění a přetavování

 

Společný SMT montáž začíná tiskem pájecí pasty. Přesné zarovnání šablony a kontrolovaný objem pasty jsou velmi důležité, zejména u procesorů s jemnou roztečí a malých pasivních součástek.

 

Poté umisťovací stroj umístí komponenty podle souborů sestavy. Přesné umístění je zásadní: nadměrné umístění odsazení může vést k přerušení, zkratům nebo špatným pájeným spojům.

 

Dalším krokem je reflow s využitím řízeného tepelného profilu. Ten musí být vyladěn s ohledem na vlastnosti pájecí pasty, konstrukci desky, směs součástek a tepelnou kapacitu.

 

Osazování desek plošných spojů PLC často vyžaduje pečlivě zvolený tepelný profil pro rovnoměrné zahřívání a prevenci vad pájení a namáhání součástek.

 

Průchozí otvor a další sekundární procesy

 

Některé velké konektory, relé, transformátory, svorkovnice a další mechanicky složité součástky lze sestavit pomocí technologie průchozích otvorů. V závislosti na provedení mohou výrobci používat techniky, jako je selektivní pájení, vlnové pájení nebo ruční montáž.

 

Čištění a konformní nátěr v případě potřeby

 

Zbytky tavidla a další kontaminanty může ovlivnit elektrický výkon nebo dlouhodobou spolehlivost pokud nejsou správně kontrolováno během montáže. Proto by měl být proces čištění zvolen podle pájecí techniky, specifikací součástek, prostředí a požadavků zákazníka.

 

V průmyslových aplikacích se někdy používá konformní povlak jako ochrana obvodu před vlhkostí, prachem a dalšími vlivy prostředí. Povlak by měl doplňovat, nikoli nahrazovat, návrh desek plošných spojů a řízení procesu.

 

Jak testovat sestavu plošných spojů PLC kromě vizuální kontroly

 

Vizuální kontrola je pouze prvním krokem při testování sestav desek plošných spojů PLC. Úspěšné testování vyžaduje několik kontrolních a elektrických ověřovacích technik. Cílem je zajistit, aby deska plošných spojů PLC nejen dobře vypadala, ale také správně fungovala – četla signály, zpracovávala je a řídila výstupy.

 

SPI, AOI, rentgenové vyšetření pro nalezení různých montážních vad

 

Inspekce pájecí pasty (SPI) kontroluje objem a umístění pájecí pasty před umístěním součástek. Zjistí nedostatek pasty, nadměrné množství pasty nebo ofset tisku. AOI kontroluje přítomnost, orientaci, umístění a viditelné pájené spoje součástek. Rentgenová kontrola umožňuje nahlédnout do skrytých pájených spojů pod pouzdry, kde optická kontrola není možná.

 

Norma IPC-A-610 definuje požadavky na vizuální přijatelnost elektronických sestav. Podle IPC nespadají kritéria rentgenové kontroly do rozsahu působnosti normy IPC-A-610, zatímco související pokyny pro rentgenovou kontrolu jsou uvedeny v normě J-STD-001. Tyto techniky společně poskytují širší pokrytí inspekcí pro sestavy desek plošných spojů pro průmyslovou automatizaci.

 

ICT neboli létající sonda pro elektrické ověření

 

Inspekce nestačí k ověření elektrického výkonu. In-Circuit Testing (ICT) ověřuje elektrický výkon na přístupné testovací body, detekce přerušení, zkratů, nesprávných hodnot součástek a dalších vad montáže. Testování pomocí letmé sondy je flexibilnější technika, která je vhodná pro prototypy a malosériovou výrobu, protože nevyžaduje specializovaná testovací zařízení. Volba závisí na objemu výroby, složitosti desek plošných spojů, rozsahu testů a fázi návrhu.

 

Funkční testování: Simulace zpracování signálu PLC

 

Funkční testování je oblast, kde montáž řídicí desky PLC jde nad rámec pouhého ověření výroby. Testovací systémy mohou odesílat vzorky signálů na desku a testovat její výkon. Například digitální vstup může obdržet Signál ZAP/VYP a analogový kanál lze testovat se zadanou úrovní napětí nebo proudu. Testovací zařízení tedy musí otestovat výkon desky při zpracování signálu.

 

Funkční testování může simulovat relevantní signálové cesty a řídicí funkce desky:

 

Vstupní signál → úprava signálu → zpracování → výstupní příkaz → měření signálu.

 

Poskytuje funkční ověření, které samotná vizuální kontrola nemůže poskytnout.

 

Od prototypu k opakovatelné výrobě: Konzistence desek plošných spojů PLC

 

Výběr správného partnera pro osazování desek plošných spojů pro PLC je více než jen porovnání cen montážních služeb. Průmysloví zákazníci si musí být jisti, že jejich desky plošných spojů pro PLC zůstanou konzistentní po celou dobu jejich životního cyklu: prototypování, pilotní testování a opakovaná výroba.

 

Prototyp, pilotní projekt a výroba: Různé aspekty

 

Během prototypování je cílem rychle odhalit a vyřešit problémy s návrhem a zároveň ověřit výkon obvodu. Během pilotního projektu výroba, pozornost se přesouvá na stabilitu procesu. DFM zjištění, zkušební postupy, montážní pokyny a zdroje součástek by měly být pečlivě kontrolovány. Ve fázi hromadné výroby jsou cíli opakovatelnost, výtěžnost, propustnost, sledovatelnost a náklady.

 

Životní cyklus komponent a schválené alternativní komponenty

 

Průmyslové výrobky mají často relativně dlouhé životní cykly. Proto se procesor nebo jakákoli jiná součástka, která je k dispozici v době návrhu, může během životního cyklu produktu stát zastaralou. Společnost zabývající se montáží desek plošných spojů PLC by proto měla spravovat data kontrolovaných součástek a schválený alternativní komponenty.

 

Sledovatelnost a řízení změn

 

Sledovatelnost se stává kritickou, když se jedná o stejnou sestavu plošných spojů průmyslového řízení design používá se ve více výrobních dávkách. Může zahrnovat revizi desek plošných spojů, revizi kusovníku, čísla šarží součástek, datum montáže, data strojů a procesů, výsledky kontrol, výsledky testů a identifikaci obsluhy nebo zařízení. Změňte ovládání pomáhá udržovat tuto konzistenci: složka substituces, změny šablon, aktualizace firmwaru nebo změny procesu musí být provedeny podle schváleného postupu a zdokumentovány.

 

Důležitost Hmít Rspolehlivý PArtner pro PLC PCB Asestava

 

Celý proces osazování desek plošných spojů PLC musí kombinovat inženýrské práce, zajištění zdrojů, výrobu, kontrolu a testování. Způsobilý dodavatel osazování desek plošných spojů PLC může poskytnout:

 

1) Kontrola DFM/DFA před výrobou

 

2) SMT/výroba do otvorů

 

3) Dodávky průmyslových komponentů

 

4) Inspekce SPI/AOI

 

5) Rentgenové vyšetření (pokud je to nutné)

 

6) Testování IKT/létající sondy

 

7) PLC PCBA funkceal Testování

 

8) Konformní nátěr (pokud je to nutné)

 

9) Sledovatelnost výroby

 

10) Kusovník a kontrola revizí

 

Závěr: Spolehlivá montáž desek plošných spojů PLC začíná před montáží

 

Montáž desky plošných spojů PLC nezahrnuje pouze připojení součástek k desce plošných spojů. Protože desky plošných spojů PLC se často používají v náročných průmyslových podmínkách, možná bude třeba odolávají elektrickému šumu, teplotním výkyvům, vibracím a neustálému provozu.

 

Proto by měla být spolehlivost brána v úvahu v celém výrobním procesu – od detailní analýzy návrhu desky plošných spojů PLC a jejích komponent před výrobou až po správné povrchové obrábění (SMT) a řezání kovů (THT). montáž, inspekce a elektrické a funkční testy.

 

Pro výrobce PLC regulátorů nebo jiného průmyslového automatizačního zařízení je řádná podpora výroby velmi důležitá. PCBasic podporuje projekty od výroby prototypů až po hromadnou výrobu, včetně technické kontroly, zajištění zdrojů součástek, výroby desek plošných spojů, montáže, testování a řízení výroby.

 

Spolehlivost desek plošných spojů PLC závisí na správném plánování, výrobě a testování.

 

Nejčastější dotazy

 

Q1: Co is deskou plošných spojů PLC ashromáždění?

 

A1: PCB PLC aMontáž je proces osazování elektronických součástek na desky plošných spojů používané uvnitř programovatelných logických automatů.

 

Q2: Co components can be fOund ona PLC covládání bdeska?

 

A2: Řídicí deska PLC může mít procesory, paměťzařízení, regulátory napětí, komunikační čipy, konektory, relé, izolační komponenty, ochranné komponenty, analogové obvody a digitální I/O obvody.

 

Q3: Proč PLC PCB asestava uSES bSMT a THT?

 

A3: Deska PLC může mít malé a vysoce husté součástky spolu s mechanicky složitými součástkami, jako jsou svorkovnice, konektory, relé a transformátory.