前言
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
1、电控系统总体架构
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
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。
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：
① 带有RJ-45连接器的10Base-T型绞股线；
② 同轴薄线；
③ 15针的AUI连接器。
上图为VME箱和机器其他各控制箱连接示意图。
四、接口与网络
（1）机器建立通信的能力
环球贴片机在刚开机时，机器状态变量（INITCOMMSTATE）被设定，机器尝试与主机建立通信，其请求被阶段性地发出，直到通信正式建立，尝试建立通信的间隔是用户可以配置的。通信由贴片机通过通信状态模型管理。机器操作员能通过UPS+控制面板来定义开机初始通信状态。
（2）数据收集活动机器活动
对于主机是有效的，机器有一个预先定义的收集活动，在软件帮助的活动信息里有详细描述。机器支持下列活动：
• 主机启动/撤销发出活动报告，为特定活动发出信息；
• 主机定义活动报告；
• 主机把活动报告与收集活动连接；
• 按照主机要求发出报告。
机器为每个活动提供一套默认报告，这些报告与活动相连接并包括相关活动数据。会用到一个状态变量EVENTSENABLED（活动启动），由一个启动数据活动的列表组成。如果收集活动已经启动，根据特定的收集活动就会发出一个活动报告。报告中包含的内容与给定收集活动相连接的任何状态数据值都体现当前活动发生的情况。
所有报告的定义、报告与活动的连接以及活动报告的启动/撤销状态都保留在磁盘文件REPORT.LOG中，以便当开机循环时这些定义得到维护。在任何时候，如果在机器上安装新版本的UPS+，REPORT.LOG文件会被覆盖。任何自定义的报告数据必须用适当的功能重新给出。
（3）变量数据收集
主机能够向机器要求一个包含变量的报告，变量可以由收集活动地址（CEID）或报告地址（RPTID）说明。假定报告已经预先定义。
主机还能够通过制定变量地址（VIDs），就选定的状态信息质疑机器。主机还可以要求任何或所有可用状态变量的描述。
对于用来进行数据收集的所有变量及相关的格式代码变量，存在一个单独的变量地址（VIDs）。所有状态、数据和设备常数变量用于数据收集，包含的任何状态、数据和设备常数变量值是当前的，离散数据值只有在特定的数据收集发生时才有效。
（4）跟踪数据收集
跟踪数据收集提供了定期获得样本数据的方法硬件系统硬件系统，基于时间的数据收集方法对于在一个时间窗口内跟踪趋势或重复应用或监测连续数据是有用的。机器根据主机指示建立跟踪报告。机器按照主机设定的时间间隔采集特定数据，并向主机发出预先定义的跟踪报告，报告特定的组大小。在最后的跟踪报告发出后，跟踪报告的定义从机器中自动删除。
主机能够通过在跟踪要求定义中指明跟踪地址，修改或重新初试化正在处理的当前功能。旧的跟踪就会终止，新的跟踪就会创立。同时进行的多个跟踪，可能收集到相同的变量地址VID。机器上所有VIDs都支持跟踪数据收集。
（5）在线确认
在线确认允许主机验证机器的存在和识别。
（6）警告管理
警告与机器的任何异常情况有关，异常情况可能危及人员、设备或正在处理的材料。警告出现后，潜在的设备动作就会被阻止。正常的动作比如开始或完成生产不会引起报警。
（7）远程控制
机器能够识别下述远程指令：
• 开始（START）——当机器处于生产状态下，选定程序后此命令有效。开始命令指令机器开始生产或归零。
• 停止（STOP）——此命令用于完成当前动作循环，在安全状况下停机并保持生产状态。停止命令使材料全部完成，或部分完成以便后面继续完成。
（8）启动送料器（Feeder-Enable）
此命令用于启动由于从机器上取下而被撤销、然后又装上机器的送料器，只有处于“在线远程”控制状态下，此命令才有效。一次只能启动一个送料器。
（9）跳过拼板（Bypass-Circuit）
此命令用于指示机器对下一块进入机器的板，跳过特定拼板。机器必须处于在线远程控制（On-Line Remote）主机方式，此命令必须有拼板（Circuit）参数，并包含一个要被跳过的拼板表。
（10）设定计数（Set-Count）
此命令指明当前产品应该打多少块拼板。当计数参数是一个相对数值时，要求的拼板数增加或减少不会清除已完成的板数；当计数参数是一个绝对数值时，要求的拼板数被设为特定值，也不会清除已完成的板数。此命令用于清除下列状态变量：当“要求的动作被启动”而非“行动”时，所有的远程控制中断。
（11）设备常数
主机和机器操作员允许重新配置设备常数以支持功能的变化，每当设备常数被操作员更改时，机器提供收集活动向主机报警。信息指明哪个常数被改变，对活动报告是有用的。设备常数保存在磁盘设备文件CONST.LOG中，以便开机循环时这些值能得到维护。设备常数由机器提供。
（12）过程程序管理
过程程序管理提供一种方法来传输过程程序，并在主机和机器之间分享那些程序的管理。为了使主机确保适当的过程程序在机器上就位，根据主机或操作员的要求，机器进行下列与保存于Nonvolatile Storage（非易失性存储器）中的过程程序相关的动作：
• 上传；
• 下载；
• 删除；
• 列出当前程序目录。
在机器上有可能保存尚未完成创建生产数据所必需的所有步骤的产品，尚未完成的产品列于机器上，而并非像过程程序一样在主机上，它们不能被上传、下载和删除等。
（13）物料移动
该能力指每当物料在机器、缓冲区和存储装置之间传输时，向主机报警。物料即传入机器的板或堆叠，经生产打板后再传出机器。如果机器在打一个有多个拼板的大板，一个物料单位就等于多个PCB。
（14）设备终端服务
该能力指允许主机在机器用户界面的主机信息窗口上显示信息，或者机器操作员向主机发出信息。
（15）时钟
时钟状态变量在一个百分秒分辨率内影响当前时间。主机利用日期和时间设定所需信息，以把时钟值初始化为包含在时间数据项里的值。因为时间精度用秒而时钟用百分秒，初始化后，时钟的初始值百分秒位包含00。时钟是一个变量数据项，因此可能包括在报告定义中和/或由主机分开排序。
（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。
（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。
The End!
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