陳以華

（貴州大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550004）

1 概述

隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，加工工藝越來越先進(jìn)，對可靠性的要求也越來越高.相應(yīng)的環(huán)境中靜電對IC的危害變得也越來越顯著，對靜電的控制成為提高產(chǎn)品合格率的最重要措施之一。[1]為了使靜電降低到安全水平，防靜電手腕帶廣泛應(yīng)用于組裝工位上。隨之，監(jiān)測手腕帶使用狀況的監(jiān)測儀器應(yīng)運而生，但是目前市場上的監(jiān)測儀器大部分均為單機(jī)版，只可在工位現(xiàn)場進(jìn)行報警，不可避免的產(chǎn)生噪音以及人為因素影響等后果，從而制約了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。本文介紹一種新型的防靜電手腕帶監(jiān)測系統(tǒng)，可以將多個區(qū)域內(nèi)的防靜電手腕帶監(jiān)測儀器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控，從根源上解決了單工位手腕帶監(jiān)測儀的問題，為產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供了保障，并方便了用戶的管理工作。

2 監(jiān)測系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)組成和工作原理

防靜電手腕帶在線監(jiān)測系統(tǒng)分為手腕帶監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集模塊、zigBee自組網(wǎng)通信模塊以及配套的數(shù)據(jù)處理軟件等幾部分構(gòu)成。安裝在各個工位上的監(jiān)測儀器將手腕帶接地狀況的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集模塊可以識別的電壓信號，數(shù)據(jù)采集模塊采集相應(yīng)的信號，并通過zigBee無線網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件處，上位機(jī)處理軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示，以上數(shù)據(jù)的報警、存儲以及分析等功能。

2.2 ZigBee無線自組網(wǎng)技術(shù)

ZigBee是一種基于IEEE802.15.0標(biāo)準(zhǔn)的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該無線連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、低復(fù)雜度、低傳輸速率、近距離的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，主要用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和測量控制方面。國際上，IEEE802.15.4工作組及ZigBee聯(lián)盟共同致力于該無線連接技術(shù)的推廣工作，其中，IEEE802.15.4工作組主要負(fù)責(zé)制定ZigBee物理層及MAC層協(xié)議.其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以便于今后不同廠商設(shè)備的互聯(lián)互通；ZigBee聯(lián)盟則負(fù)責(zé)高層應(yīng)用及市場推廣工作。于2002年成立的ZigBee聯(lián)盟如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司加入。此外，F(xiàn)reescale、TI等國際巨頭也都已推出了比較成熟的ZigBee開發(fā)平臺[2]。

圖1 zigbee無線組網(wǎng)系統(tǒng)布局設(shè)計

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是基于802.15.4協(xié)議棧而建立的，它具備了強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，并支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和簇狀結(jié)構(gòu)(Cluster tree)，其中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性（如圖 1）。

在此系統(tǒng)中，將整個生產(chǎn)區(qū)域劃分為多條線，每條線設(shè)置zigbee無線模塊一個，各個監(jiān)控機(jī)位將數(shù)據(jù)上傳至無線模塊處，而中控單元可以通過internet方式去有選擇的查看各個線的狀況，這樣的設(shè)計一方面保證了數(shù)據(jù)上傳的實時性，另外一方面方便了中控單元的管理人員，大大提高了效率。

3 上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計

上位機(jī)監(jiān)控端以當(dāng)前流行的虛擬儀器Lab Windows CVI虛擬儀器為開發(fā)平臺，利用其圖形化的軟面板、豐富的數(shù)字信號處理庫和高級函數(shù)分析庫資源，借助計算機(jī)的強(qiáng)大功能，實現(xiàn)與板卡之間的控制信息和采集信息之間的數(shù)據(jù)交換[3]。該系統(tǒng)具有報表、曲線、圖形等屏幕顯示、打印和繪圖、數(shù)據(jù)存儲調(diào)用、控制等多種功能，各分站既能與監(jiān)控中心連接，又可獨立工作。在監(jiān)測防靜電手腕大工作狀況時，可以對其報警基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，比如可設(shè)置只有超過10s的報警信息才會被記錄，這樣過濾掉由于人體動作或者外界影響隨機(jī)出現(xiàn)的非真實報警信息。其還可以調(diào)出歷史實時數(shù)據(jù)，供決策者分析廠區(qū)整體防靜電手腕帶的使用狀況，從根源上解決手腕帶使用監(jiān)控的問題，大大的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 部分上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計

結(jié)語

此系統(tǒng)中綜合考慮了液晶、電子等行業(yè)工作區(qū)域?qū)嶋H工況以及成本控制方面因素，通過合理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，最終實現(xiàn)了實時監(jiān)測防靜電手腕帶狀況，并可在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將平衡電壓這個參數(shù)一并監(jiān)測進(jìn)來，構(gòu)建整個廠區(qū)的防靜電監(jiān)測系統(tǒng)。這對生產(chǎn)過程中靜電的生成并避免相應(yīng)后果可以起到極大的預(yù)防作用，很好的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

[1]孫玉榮等.新型平衡電壓無偏離離子風(fēng)機(jī)的設(shè)計[M].北京：理工大學(xué)學(xué)報，2009.

[2]李兵.基于ZigBee的無線嵌入式設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)[J].北京：郵電大學(xué)，2007.

[3]張鳳均.Lab Windows/CVI開發(fā)入門和進(jìn)階[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2001.