模拟回流曲线加热系统的开发

摘要

表面组装技术(Surface Mounted Technology-SMT)的出现给电子工业带来巨大的变革。SMT有更高程度的自动化,其产品的电路密度更高、体积更小、成本更低。这些优势使SMT很快地成为电子工业中的主流组装技术。而回流焊接作为SMT的核心工艺,近年来也得到了飞速发展。
　　回流过程中的“温度-时间”(回流曲线)的控制,直接决定了焊接的质量。因此,回流焊的设计制造都是围绕回流曲线展开的。本文的目的是开发一台结构简单的加热装置,该装置能模拟工业回流炉的加热过程,通过设置不同的回流曲线对焊点进行回流加热,用于快速研究回流曲线设置对焊点性能的影响。
　　目前此类设备在市场上还不多见,依赖于回流曲线的各种实验一般都在回流炉中完成,效率低、夹具制作复杂、能源消耗大,所以本文选定了一系列小尺寸、小功耗的设备,并通过对几种控制方式的比较,最终选定了使用可编程控制器来实现回流曲线复现装置的快速升温和快速冷却。
　　文中所涉及到的回流曲线模拟涉及电子、计算机、自动控制等方面,在硬件上采用上/下位机的结构,在软件上使用了工业控制领域最新的组态软件方式,使得在上位机中通过友好、简单的控制界面进行各项过程控制和温度参数设定,同时显示采集的温度数据;下位机由数据采集、输出控制、通讯等模块组成,实现温度的数据采集、输出电压幅值的调控等。并且采用PID控制技术,通过对PID参数的设定、比较以及自整定,有效的提高了系统的控温精度,使由于加热负载热惯性的超调由14％减小到0.1%,系统还具有控制温度范围大,冷却速度快等优点。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 课题任务

1.3 本文内容安排

2 控制系统与器件方案选择与确定

2.1 系统方案选择与确定

2.2 系统功能划分

2.3 器件选型与系统配置

2.4 本章小结

3 系统功能模块及操作界面

3.1 系统操作及显示

3.2 加热负载模块

3.3 冷却模块

3.4 本章小结

4 温度控制程序设计

4.1 数学模型

4.2 温度闭环控制

4.3 温度闭环控制程序的实现

4.4 本章小结

5 控制系统的调试

5.1 试验设备与对象

5.2 测试数据

5.3 本章小结

6 全文总结及展望

6.1 工作总结

6.2 展望和建议

致谢

参考文献