波峰焊自动加锡控制监测系统【字数：15696】
此课题为研华科技（中国）有限公司产线监测数据系统中的子系统，用于实时监测波峰焊锡炉的状况，实现产线数据可视化，满足公司全面监控管理生产状况的要求，保证高效、高质量地生产产品。本设计以STM32单片机为控制核心，使用六根碳棒组合检测熔锡液面，S型拉伸传感器MIK-LCS1检测备用锡块重量，单片机将采回的数据与设定好的加锡条件进行比对，控制杰美康86J1880EC-1000-LS电机执行相应的加锡操作，加锡结束将重量数据通过ESP8266 WIFI模块上传至服务器，网页端以折线图的形式展现存储于服务器上的数据，并使用三色灯表明实时运行状况。实现后有助于提高产品品质，相较于人工加锡更加安全，在出现不良品时可以追根溯源，帮助产线工程师分析解决问题，促使产线实现全面自动化。
目录
1 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的现状与趋势 1
1.3 课题研究内容 2
2 设计方案论证 3
2.1 设计需求 3
2.2 方案设计与论证 3
2.3 设计方案总体框图 5
3 硬件设计 6
3.1 主控单元模块 6
3.2 液面采集模块 7
3.3 重量采集模块 8
3.4 加锡执行模块 9
3.5 WIFI模块 11
3.6 状态显示模块 12
3.7 供电模块 13
4 软件设计 14
4.1 液面采集模块 15
4.2 重量采集模块 16
4.3 加锡执行模块 17
4.4 WIFI模块 18
4.5状态显示模块 19
4.6 网页端程序 19
5 调试验证 22
6 小结 25
7 致谢 26
8 参考文献 27
9 附录 28
1 绪论
课题的目的和意义
此课题作为研华科技（中国）有限公司SMT（Surface Mount Technology，表面贴装技术）车间产线监测数据系统的子系统，用于实时监测波峰焊锡炉的状况， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
旨在帮助DIP（Double IN－LINE Package 双列直插式组装）产线控制人员了解波峰焊设备内锡料使用情况，可以在锡槽内熔锡液面低于设定值时自动加入备用锡料使熔锡液面达到标准区间，并记录加入的锡料重量，将重量变化信息发送至服务器，可通过网页端查看加锡操作的历史数据，并显示为折线图，便于分析锡料使用趋势，通过三色灯显示状态判断设备运行是否正常。
本课题实现后可以避免人工加锡的各种弊端，有助于提高产品品质，相较于人工加锡更加安全，避免了产线劳动力的浪费，节约生产成本，在出现不良品时可以追根溯源，帮助产线工程师分析解决问题，促使产线实现全面自动化。
1.2 课题研究的现状与趋势
本课题分为两个部分：自动加锡模块与数据监控模块，现在市场上大部分自动加锡装置都实现了数字化控制，但对加锡过程之中的数据没有后续的处理。
自动加锡模块包括液面感知部分和自动加锡执行部分，整个技术早在2004年就已出现，可大致分为纯硬件与软硬件结合两个方向。
一例典型的硬件设计方案描述如下：利用漂浮在熔锡液面的浮球上下运动检测液面，利用杠杆原理将浮球的位置变化转换干簧管的通断控制，而干簧管串接在电机的控制电路，控制电机的通断运动，即浮球的运动间接带动电机转动，从而实现自动加锡的目的[1]。
一例典型的软硬结合的设计方案描述如下：气缸带动的锡面高度检测棒检测锡面高度,通过外置的出锡管将锡丝加到锡炉里。同时通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）设定当前需加锡次数小于等于加锡上限次数,使锡面高度处于一个可控的范围[2]。
比较两种解决方案，纯硬件的设计方案使用简单的机械传动装置，将熔锡液面的上下变动通过传动装置传送出来，再通过一个简单的如干簧管之类的能量转换装置，充当开关控制加锡执行电路的通断，实现加锡操作；而软硬结合的方式则通过传感装置及转换装置将液面的变化转换为可以检测的电信号变化，通过微控制器对信号进行分析处理，之后调用加锡执行模块实现加锡功能。可以明显的发现两种方案最根本的区别在于液面检测部分，后续的加锡操作则大同小异。
设备的工作环境为高温环境，所以对液面感知器件要求比较高。现在市面上比较成熟的液面感知方式多使用简单的机械传动结构或电子传感器，前者直接使用，后者则将液面测量变化的物理量转换为便于处理的电信号，比较成熟稳定的代表是欧姆龙公司的红外传感器，但高温下熔锡会挥发并附着在传感器表面，需要人工定时的擦洗，维护成本较高。为了系统的持续稳定性，还需要增加保险装置，保证设备的安全性。
在高温环境下纯硬件设计的抗干扰能力更强，维护上也较为轻松，但锡槽中的气态锡在长期运行过程中会附着在接触簧片上，进而使簧片接触点钝化，灵敏度降低，由于直接附着在波峰焊设备上，所以对波峰焊设备也会有所破坏，会破坏设备的可靠性。而可靠性是确保电气自动化控制设备正常稳定运行的前提条件[3] ，所以需要在安装后进行相应的检测。软硬结合的方案则在操作上比较友好，但对于管理维护而言比较复杂。
实际使用中，两种方案对加锡操作过程中的数据都没有进行有效的处理，特别是纯硬件的处理方案，只是实现了基本的自动加锡功能，对于操作过程没有一个准确的把控，无法准确的获知加锡装置现有的状态，在对产品质量进行升级的过程中没有一个可量化参考的标准，而随着设备自动化以及物联网技术的发展，这个问题在被逐渐放大。
而对于数据监控模块而言，由于各工厂内部使用的通信方式不同，现有的市场产品大多将数据传输显示在与设备相连接的主机上，后续并没有对数据进行处理，除非根据客户的需求定制解决方案。
总体而言，现有的自动加锡系统只是追求基础功能实现，对后续的数据处理比较粗糙，对于需要远程操作的需求并没有很好的满足，随着产线自动化程度的不断提高以及对于数据的可追溯性需求的出现，对于设备运行过程中状态数据的分析统计将成为下一个可优化技术点。
1.3 课题研究内容
本课题主要的研究内容为选择合适的检测方式获取当前设备内的熔锡液面及备用锡料的重量，微处理器分析处理后控制执行加锡操作后，实时显示自动加锡装置的状态。将数据存储在服务器端，维护人员可通过网页端查看加锡操作的历史数据。
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1 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的现状与趋势 1
1.3 课题研究内容 2
2 设计方案论证 3
2.1 设计需求 3
2.2 方案设计与论证 3
2.3 设计方案总体框图 5
3 硬件设计 6
3.1 主控单元模块 6
3.2 液面采集模块 7
3.3 重量采集模块 8
3.4 加锡执行模块 9
3.5 WIFI模块 11
3.6 状态显示模块 12
3.7 供电模块 13
4 软件设计 14
4.1 液面采集模块 15
4.2 重量采集模块 16
4.3 加锡执行模块 17
4.4 WIFI模块 18
4.5状态显示模块 19
4.6 网页端程序 19
5 调试验证 22
6 小结 25
7 致谢 26
8 参考文献 27
9 附录 28
1 绪论
课题的目的和意义
此课题作为研华科技（中国）有限公司SMT（Surface Mount Technology，表面贴装技术）车间产线监测数据系统的子系统，用于实时监测波峰焊锡炉的状况， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
旨在帮助DIP（Double IN－LINE Package 双列直插式组装）产线控制人员了解波峰焊设备内锡料使用情况，可以在锡槽内熔锡液面低于设定值时自动加入备用锡料使熔锡液面达到标准区间，并记录加入的锡料重量，将重量变化信息发送至服务器，可通过网页端查看加锡操作的历史数据，并显示为折线图，便于分析锡料使用趋势，通过三色灯显示状态判断设备运行是否正常。
本课题实现后可以避免人工加锡的各种弊端，有助于提高产品品质，相较于人工加锡更加安全，避免了产线劳动力的浪费，节约生产成本，在出现不良品时可以追根溯源，帮助产线工程师分析解决问题，促使产线实现全面自动化。
1.2 课题研究的现状与趋势
本课题分为两个部分：自动加锡模块与数据监控模块，现在市场上大部分自动加锡装置都实现了数字化控制，但对加锡过程之中的数据没有后续的处理。
自动加锡模块包括液面感知部分和自动加锡执行部分，整个技术早在2004年就已出现，可大致分为纯硬件与软硬件结合两个方向。
一例典型的硬件设计方案描述如下：利用漂浮在熔锡液面的浮球上下运动检测液面，利用杠杆原理将浮球的位置变化转换干簧管的通断控制，而干簧管串接在电机的控制电路，控制电机的通断运动，即浮球的运动间接带动电机转动，从而实现自动加锡的目的[1]。
一例典型的软硬结合的设计方案描述如下：气缸带动的锡面高度检测棒检测锡面高度,通过外置的出锡管将锡丝加到锡炉里。同时通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）设定当前需加锡次数小于等于加锡上限次数,使锡面高度处于一个可控的范围[2]。
比较两种解决方案，纯硬件的设计方案使用简单的机械传动装置，将熔锡液面的上下变动通过传动装置传送出来，再通过一个简单的如干簧管之类的能量转换装置，充当开关控制加锡执行电路的通断，实现加锡操作；而软硬结合的方式则通过传感装置及转换装置将液面的变化转换为可以检测的电信号变化，通过微控制器对信号进行分析处理，之后调用加锡执行模块实现加锡功能。可以明显的发现两种方案最根本的区别在于液面检测部分，后续的加锡操作则大同小异。
设备的工作环境为高温环境，所以对液面感知器件要求比较高。现在市面上比较成熟的液面感知方式多使用简单的机械传动结构或电子传感器，前者直接使用，后者则将液面测量变化的物理量转换为便于处理的电信号，比较成熟稳定的代表是欧姆龙公司的红外传感器，但高温下熔锡会挥发并附着在传感器表面，需要人工定时的擦洗，维护成本较高。为了系统的持续稳定性，还需要增加保险装置，保证设备的安全性。
在高温环境下纯硬件设计的抗干扰能力更强，维护上也较为轻松，但锡槽中的气态锡在长期运行过程中会附着在接触簧片上，进而使簧片接触点钝化，灵敏度降低，由于直接附着在波峰焊设备上，所以对波峰焊设备也会有所破坏，会破坏设备的可靠性。而可靠性是确保电气自动化控制设备正常稳定运行的前提条件[3] ，所以需要在安装后进行相应的检测。软硬结合的方案则在操作上比较友好，但对于管理维护而言比较复杂。
实际使用中，两种方案对加锡操作过程中的数据都没有进行有效的处理，特别是纯硬件的处理方案，只是实现了基本的自动加锡功能，对于操作过程没有一个准确的把控，无法准确的获知加锡装置现有的状态，在对产品质量进行升级的过程中没有一个可量化参考的标准，而随着设备自动化以及物联网技术的发展，这个问题在被逐渐放大。
而对于数据监控模块而言，由于各工厂内部使用的通信方式不同，现有的市场产品大多将数据传输显示在与设备相连接的主机上，后续并没有对数据进行处理，除非根据客户的需求定制解决方案。
总体而言，现有的自动加锡系统只是追求基础功能实现，对后续的数据处理比较粗糙，对于需要远程操作的需求并没有很好的满足，随着产线自动化程度的不断提高以及对于数据的可追溯性需求的出现，对于设备运行过程中状态数据的分析统计将成为下一个可优化技术点。
1.3 课题研究内容
本课题主要的研究内容为选择合适的检测方式获取当前设备内的熔锡液面及备用锡料的重量，微处理器分析处理后控制执行加锡操作后，实时显示自动加锡装置的状态。将数据存储在服务器端，维护人员可通过网页端查看加锡操作的历史数据。
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