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Índice
1. El PLC no es una placa de circuito impreso común: Componentes del controlador
2. ¿Por qué el ensamblaje de PCB para PLC es diferente del proceso común de PCBA?
3. Desde la revisión DFM hasta el ensamblaje de PCB SMT/THT PLC
4. Cómo probar el ensamblaje de la placa de circuito impreso del PLC además de la inspección visual
Por lo tanto, el ensamblaje de PCB para PLC implica más que simplemente colocar los componentes en la PCB; significa lidiar con aspectos como señales mixtas, ruido industrial, calor, confiabilidad de la conexión, suministro de componentes y pruebas.
Este artículo explica Se explica cómo el ensamblaje de PCB para PLC transforma una PCB común en una placa de control industrial confiable. También se detalla en qué se diferencia el ensamblaje de una placa de control PLC del proceso general de ensamblaje de PCBA.
APControlador lógico programable (SOCIEDAD ANÓNIMA) es un controlador industrial que ejecuta lógica programada e interactúa con otros dispositivos de fábrica. Los diseños modernos de PLC pueden tener una arquitectura centralizada o distribuida con interfaces para E/S, comunicaciones y otros dispositivos de campo.
En un sistema PLC se pueden instalar muchos tipos de tarjetas de control PLC: algunas de ellas serán... encargarse de CPU y funciones lógicasy algunos de ellos lo harán encargarse de Entradas/salidas, comunicaciones, fuente de alimentación y conexiones de campo.
La sección de la CPU es responsable de ejecutar el programa de control y coordinar las operaciones del PLC. pueden Incluyen un microcontrolador, un microprocesador, unidades de memoria, circuitos de reloj, reguladores de voltaje, interfaz de comunicación y otros elementos de protección.
La selección de componentes es un aspecto fundamental a considerar al pensar en la velocidad y la fiabilidad de las operaciones realizadas. Los ingenieros deben tener en cuenta la temperatura de funcionamiento y la memoria. resistencia y retención de datosdisponibilidad del procesador, EMC requisitosy el consumo de energía.
La placa de circuito impreso (PCB) de un controlador PLC debe contar con una arquitectura de alimentación fiable. Las fluctuaciones de voltaje y el ruido en las líneas de alimentación del procesador pueden provocar un comportamiento impredecible. Por lo tanto, tanto el diseño como la fabricación de la PCB del PLC deben prestar atención al filtrado, el desacoplamiento, la conexión a tierra, la secuencia de alimentación y otros aspectos similares.
Placas de E/S proporcionar la interfaz entre el controlador y el entorno. Estos circuitos pueden gestionar entradas digitales. y salidas, señales analógicas, sensor inórdenes de ejecución o comandos del actuador. Las tarjetas de comunicación gestionan la comunicación en red: los PLC modernos pueden utilizar protocolos Ethernet industriales como PROFINET y EtherCAT.
Por lo tanto, una PCB de PLC con interfaces de comunicación de alta velocidad Puede requerir un control de impedancia especial, una colocación cuidadosa de los conectores, aislamiento, filtrado y protección contra transitorios eléctricos.
En los sistemas de control industrial se requieren componentes electrónicos de baja tensión para controlar interfaces de campo de alta energía. Componentes como relés, bloques de terminales, optoacopladores, dispositivos de aislamiento, fusibles, protección contra transitorios y convertidores de potencia pueden ubicarse en la misma placa de circuito impreso.
Uno de los retos en el ensamblaje de placas de control PLC es que los componentes electrónicos de bajo voltaje deben funcionar de forma fiable junto con las interfaces de campo expuestas a voltajes más altos, cargas de conmutación y transitorios eléctricos.
Una de las claves La diferencia entre el ensamblaje de PCB para PLC y el ensamblaje de PCBA común radica en la relación entre el rendimiento eléctrico y el entorno. muchos Las placas de circuito impreso de consumo funcionan en entornos controlados, una placa PLC. often tiene que funcionar durante años en entornos donde la temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y los transitorios eléctricos pueden ocurrir.
Por lo tanto, los procesos de ensamblaje de PCB para control industrial y automatización industrial requieren disciplina en las etapas de diseño y fabricación.
Una placa PLC puede incluir circuitos de procesamiento, salidas de conmutación, entradas analógicas, interfaces de comunicación y electrónica de potencia. Cada uno de estos circuitos presenta sus propios problemas eléctricos: los circuitos de conmutación generan ruido; las entradas analógicas requieren una tensión de referencia estable y una ruta de retorno bien controlada.
Una placa de circuito impreso (PCBA) típica para PLC puede incluir circuitos integrados de paso fino, pequeños componentes pasivos, conectores, relés, transformadores, bloques de terminales y componentes de orificio pasante. A menudo, esto implica la necesidad de utilizar tanto el ensamblaje de PCB SMT como a través del orificio PCB asamblea con diferentes componentes, procesos de ensamblaje, inspección y perfiles térmicos.
La norma IPC-A-610J establece los criterios de aceptabilidad visual de los conjuntos electrónicos. La norma J-STD-001J trata sobre los requisitos y los controles de proceso para los conjuntos eléctricos y electrónicos soldados.
La fiabilidad comienza antes de que el primer componente llegue a la línea de montaje. Los diseñadores deben tener en cuenta la fuga y la holgura, la gestión térmica, la retención de los conectores, las tensiones mecánicas, la reducción de la capacidad de los componentes, la protección ESD y el rendimiento EMC.
Durante el ensamblaje de PCB de alta fiabilidad, el proceso de fabricación debe permanecer coincidir con el diseño requisitoscualquier defecto de soldaduras, mala conexión de los conectores o no aprobado La sustitución de componentes puede provocar fallos en los PLC en el campo. Diseñado para un funcionamiento prolongado..
La fabricación exitosa de PCB para PLC comienza con la revisión de ingeniería, no con el equipo de ensamblaje. Esto ayuda a detectar y solucionar problemas. temprana en la etapa de diseño, que puede reducir los costosos cambios posteriores en la producción..
Durante las revisiones DFM y DFA, se analiza el diseño de la placa de circuito impreso: la disposición de la placa, las huellas de los componentes, las holguras, la panelización, la orientación del ensamblaje, las aberturas de la máscara de soldadura y el acceso para las pruebas.
Igualmente importante es la lista de materiales. (Lista de materiales)Los componentes con largos plazos de entrega, las piezas obsoletas, el riesgo de falsificación, los componentes específicos del fabricante o las sustituciones de embalaje pueden interferir en la producción.
Durante el montaje de la placa de control del PLC, los ingenieros deben identificar qué componentes influyen directamente en las funciones críticas o en la integridad de la señal. Un componente sustituto pueden encajar el mismo huella, pero puede aun afectar el rendimiento eléctrico.
Preguntas frecuentes sobre bancarrota Ensamblaje SMT El proceso comienza con la impresión de la pasta de soldadura. La alineación precisa de la plantilla y el control del volumen de pasta son muy importantes, especialmente para procesadores de paso fino y componentes pasivos pequeños.
A continuación, la máquina de recogida y colocación ubica los componentes según los archivos de ensamblaje. La colocación exacta es fundamental: colocación excesiva La desalineación puede provocar circuitos abiertos, cortocircuitos o malas uniones de soldadura.
A continuación, se procede al proceso de reflujo, utilizando un perfil térmico controlado. Este debe ajustarse a las propiedades de la pasta de soldadura, la construcción de la placa, la combinación de componentes y la masa térmica.
El ensamblaje de placas de circuito impreso para PLC a menudo requiere un perfil térmico cuidadosamente seleccionado para lograr un calentamiento uniforme y prevenir defectos de soldadura y tensiones en los componentes.
Algunos conectores grandes, relés, transformadores, bloques de terminales y otros componentes mecánicamente complejos pueden ensamblarse con la ayuda de la tecnología de orificio pasante. Dependiendo del diseño, los fabricantes pueden utilizar técnicas como la soldadura selectiva, la soldadura por ola o el ensamblaje manual.
Residuos de fundente y otros contaminantes puede afectar el rendimiento eléctrico o la fiabilidad a largo plazo si no lo son correctamente controlado durante el montaje. Por lo tanto, el proceso de limpieza debe elegirse en función de la técnica de soldadura, las especificaciones de los componentes, el entorno y los requisitos del cliente.
En ocasiones, en aplicaciones industriales, se utiliza un recubrimiento de conformación para proteger el circuito de la humedad, el polvo y otros factores ambientales. El recubrimiento debe complementar, no reemplazar, el diseño de la placa de circuito impreso y el control del proceso.
La inspección visual es solo el primer paso en las pruebas de ensamblaje de PCB de PLC. Para realizar pruebas exitosas se requieren múltiples técnicas de inspección y verificación eléctrica. El objetivo es asegurar que la placa de circuito impreso del PLC no solo tenga buen aspecto, sino que también funcione correctamente: que lea las señales, las procese y controle las salidas.
La inspección de pasta de soldadura (SPI, por sus siglas en inglés) verifica el volumen y la ubicación de la pasta de soldadura antes de colocar los componentes. Detecta la cantidad insuficiente o excesiva de pasta, así como el desplazamiento de la impresión. La inspección óptica automatizada (AOI) comprueba la presencia, la orientación, la ubicación y las uniones de soldadura visibles de los componentes. La inspección por rayos X permite visualizar las uniones de soldadura ocultas debajo de los encapsulados, donde la inspección óptica no es posible.
La norma IPC-A-610 define los requisitos de aceptabilidad visual de los conjuntos electrónicos. Según la IPC, los criterios de inspección por rayos X quedan fuera del alcance de la norma IPC-A-610, mientras que la norma J-STD-001 proporciona directrices relacionadas con los rayos X. En conjunto, estas técnicas proporcionan una cobertura de inspección más amplia para los ensamblajes de PCB en la automatización industrial.
La inspección no es suficiente para comprobar el rendimiento eléctrico. Las pruebas en circuito (ICT) verifican el rendimiento eléctrico en accessible Puntos de prueba que detectan circuitos abiertos, cortocircuitos, valores incorrectos de componentes y otros defectos de ensamblaje. La prueba con sonda volante es una técnica más flexible, adecuada para prototipos y producción de bajo volumen, ya que no requiere dispositivos de prueba específicos. La elección depende del volumen de producción, la complejidad de la placa de circuito impreso, la cobertura de la prueba y la etapa de diseño.
Las pruebas funcionales son donde el ensamblaje de la placa de control PLC va más allá de la simple verificación de producción. Los sistemas de prueba pueden enviar señales de muestra a la placa y probar su rendimiento. Por ejemplo, una entrada digital puede recibir un Señal de encendido/apagado, y el canal analógico se puede probar con el nivel de voltaje o corriente especificado. Por lo tanto, el equipo de prueba debe evaluar el rendimiento de la placa en el procesamiento de señales.
Las pruebas funcionales pueden simular las rutas de señal relevantes y las funciones de control de la placa:
Entrada de señal → acondicionamiento de señal → procesamiento → comando de salida → medición de señal.
Proporciona una verificación funcional que la inspección visual por sí sola no puede ofrecer.
Elegir al socio adecuado para el ensamblaje de PCB de PLC va más allá de comparar precios de servicios de ensamblaje. Los clientes industriales necesitan tener la certeza de que su PCBA de PLC mantendrá la consistencia a lo largo de todo su ciclo de vida: creación de prototipos, pruebas piloto y producción en serie.
Durante la creación de prototipos, el objetivo es detectar y resolver rápidamente los problemas de diseño mientras se verifica el rendimiento del circuito. Durante la fase piloto ProductionEl enfoque cambia a la estabilidad del proceso. DFM Los resultadosLos procedimientos de prueba, las instrucciones de montaje y el origen de los componentes deben controlarse cuidadosamente. En la etapa de producción en masa, los objetivos son la repetibilidad, el rendimiento, la productividad, la trazabilidad y el coste.
Los productos industriales suelen tener ciclos de vida relativamente largos. Por lo tanto, un procesador o cualquier otro componente que esté disponible en el momento del diseño puede volverse obsoleto durante el ciclo de vida del producto. En consecuencia, una empresa de ensamblaje de PCB de PLC debe gestionar los datos de los componentes controlados y aprobada componentes alternativos.
La trazabilidad se vuelve fundamental cuando se utiliza el mismo conjunto de PCB de control industrial. design Se utiliza en varios lotes de producción. Puede incluir la revisión de la placa de circuito impreso (PCB), la revisión de la lista de materiales (BOM), los números de lote de los componentes, la fecha de ensamblaje, los datos de la máquina y del proceso, los resultados de la inspección, los resultados de las pruebas y la identificación del operador o del equipo. Cambio de control ayuda a mantener esta consistencia: componente sustituciónsLos cambios de plantilla, las actualizaciones de firmware o los cambios de proceso deben realizarse de acuerdo con un procedimiento aprobado y documentarse.
Todo el proceso de ensamblaje de PCB para PLC debe combinar ingeniería, abastecimiento, producción, inspección y pruebas. Un proveedor competente de ensamblaje de PCB para PLC puede ofrecer:
1) Revisión DFM/DFA antes de la producción
2) Producción SMT/de orificio pasante
3) Abastecimiento de componentes industriales
4) Inspección SPI/AOI
5) Inspección radiográfica (si es necesario)
6) Pruebas de TIC/sonda volante
7) PLC PCBA funciónal las pruebas
8) Recubrimiento de conformación (si es necesario)
9) Trazabilidad de la producción
10) Lista de materiales y control de revisiones
El ensamblaje de una PCB de PLC implica no solo fijar los componentes a la placa de circuito. Como PCB de PLC se utilizan a menudo en duras condiciones industriales, ellos puede necesitar Resiste el ruido eléctrico, las variaciones de temperatura, las vibraciones y el funcionamiento constante.
Por lo tanto, la fiabilidad debe tenerse en cuenta durante todo el proceso de fabricación, desde un análisis detallado del diseño de la placa de circuito impreso del PLC y sus componentes antes de la fabricación hasta el correcto montaje superficial (SMT) y la instalación térmica (THT). asamblea, inspección y pruebas eléctricas y funcionales.
Para los fabricantes de controladores PLC u otros equipos de automatización industrial, un soporte de fabricación adecuado es muy importante. PCBbásico Brindamos soporte a proyectos desde la creación de prototipos hasta la producción en masa, incluyendo la revisión de ingeniería, el suministro de componentes, la fabricación de placas de circuito impreso, el ensamblaje, las pruebas y la gestión de la producción.
Por último, la fiabilidad de las placas de circuito impreso para PLC depende de una planificación, fabricación y pruebas adecuadas.
Q1: Lo que iPCB del PLC amontaje?
A1: PCB del PLC aEl ensamblaje es el proceso de montar componentes electrónicos en placas de circuitos impresos que se utilizan dentro de los controladores lógicos programables.
Q2: Lo que cOMPONENTES can be fAlrededor ona PLC control b¿tabla?
A2: Una placa de control PLC puede tener procesadores, memoriadispositivos yreguladores de voltaje, chips de comunicación, conectores, relés, componentes de aislamiento, componentes de protección, circuitos analógicos y circuitos de E/S digitales.
Q3: ¿Por qué PLC PCB? aensamblaje uses b¿Tanto SMT como THT?
A3: Una placa PLC puede tener componentes pequeños y de alta densidad, junto con componentes mecánicamente complejos como bloques de terminales, conectores, relés y transformadores.
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