中達(dá)電通數(shù)控和伺服在點(diǎn)膠機(jī)上的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2007-07-26 00:00:00

摘要：本文主要介紹中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)PUTNC-H4-4和A系列伺服在手機(jī)塑殼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備點(diǎn)膠機(jī)的成功應(yīng)用。應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)控制原理，根據(jù)中達(dá)電通數(shù)控產(chǎn)品特點(diǎn)對伺服調(diào)試及相關(guān)參數(shù)深入論述。
關(guān)鍵詞：點(diǎn)膠機(jī) 數(shù)控系統(tǒng) 伺服
1 引言
手機(jī)做為時(shí)尚消費(fèi)品飛速發(fā)展成市場熱門需求。手機(jī)外形的美觀程度及質(zhì)量是消費(fèi)者選擇手
機(jī)的重要的因素。點(diǎn)膠機(jī)則作為美化手機(jī)塑殼生產(chǎn)的重要設(shè)備。要達(dá)到最大的產(chǎn)量，必須要考慮生產(chǎn)線的效率。因此提高點(diǎn)膠機(jī)的生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。
2 點(diǎn)膠機(jī)數(shù)控系統(tǒng)分析
2.1 系統(tǒng)需求分析
數(shù)控系統(tǒng)控制的點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備共有四個(gè)軸，使用四臺伺服控制器和伺服電機(jī)，X軸一臺、Y軸兩臺、Z軸一臺；輸入信號有急停按鈕、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕、手動(dòng)點(diǎn)膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號及伺服報(bào)警信號等共計(jì)21個(gè)輸入信號；控制流程是使用數(shù)控系統(tǒng)控制四個(gè)伺服控制器及伺服電機(jī)、四個(gè)點(diǎn)膠器的開關(guān)信號，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)Y軸控制的兩個(gè)平臺交替工作，X軸和兩個(gè)Y軸需要走直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)，Z軸需要走不同高度的點(diǎn)膠面，更換產(chǎn)品比較頻繁，更換產(chǎn)品后需手動(dòng)調(diào)整開膠點(diǎn)，然后在進(jìn)行單步動(dòng)作或自動(dòng)運(yùn)行；功能與特點(diǎn)：1.所有軸上均采用了滾珠絲杠和伺服電機(jī)，可以確保用戶能夠流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠；2.點(diǎn)膠準(zhǔn)確、均勻；3.注膠量、點(diǎn)膠速度可任意調(diào)節(jié)；4.LED中文菜單顯示；5.輕觸式按鍵操作；6.控制簡單、方便、直觀。
2.2客戶方案分析
客戶的原控制方案是：5.7寸液晶平＋軸卡控制器＋伺服控制器＋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，這種控制方案的不足之處有：1、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性等非常的差；2、系統(tǒng)的控制是完全開環(huán)的控制即控制板卡直接通過脈沖來控制伺服控制器；在用戶流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠等方面存在不足；3、G代碼功能、M代碼功能等方面存在不足，不能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序，用戶使用非常的不方便。
3中達(dá)電通自動(dòng)化伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1方案設(shè)計(jì)
點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備需要四個(gè)軸控制即X、Y(2個(gè))、Z，但是X和Y(2個(gè))要進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)行，而插補(bǔ)運(yùn)行時(shí)在G代碼的加工軟件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要與CAD等圖形編輯軟件生成的G代碼程序通用就不能使用2個(gè)Y軸；因此我們解決的方式是使用中達(dá)電通的四軸數(shù)控系統(tǒng)(PUTNC-H4-4)：X軸控制原來的X軸在橫向運(yùn)動(dòng)；Y軸控制原來的Y1軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第一個(gè)點(diǎn)膠平臺；Z軸控制原來的Y2軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第二個(gè)點(diǎn)膠平臺；A軸控制原來的Z軸走不同高度的點(diǎn)膠面；這樣就可以解決控制系統(tǒng)能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序；中達(dá)的數(shù)控系統(tǒng)本身具有24個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)，設(shè)備的I/O點(diǎn)也夠使用；中達(dá)的A系列伺服使用的控制理論是最先進(jìn)的強(qiáng)健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機(jī)的負(fù)載慣量大范圍的變化時(shí)，伺服系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異的性能，進(jìn)行流暢、精準(zhǔn)、正確地定位。通過客戶的技術(shù)要求和原控制方案的不足我們選擇了基于中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)的控制方案，系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成控制方案，參見圖1。系統(tǒng)電氣接線參見圖2。電控柜圖片參見圖3。

3.2 數(shù)控系統(tǒng)
中達(dá)H4系列PUTNC-H4-4型數(shù)控系統(tǒng)是核心控制平臺。中達(dá)H4系列PUTNC-H4-4型是5.7”單色LCD四軸Vcmd控制器，包括輸入板AB208一塊；輸出板AB209一塊。PUTNC-H4-4的主要功能與特點(diǎn)：
（1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程 PLC ，可應(yīng)用各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備。
（2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可以自行規(guī)劃畫面內(nèi)容，亦可RS232連接DELTA人機(jī)，界面更親和。
（3）全功能CNC鍵盤，配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，操作更靈活。
（4）先進(jìn)機(jī)型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應(yīng)速度可達(dá)1000Kpps，運(yùn)動(dòng)速度更快。
（5）解析度可設(shè)定至 7 位數(shù)，配合不同的檢測裝置可實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)/閉環(huán)控制架構(gòu)，控制精度更高。
（6）最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。
（7）提供標(biāo)準(zhǔn)的24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，如有需要可選配I/O擴(kuò)展單元，可再擴(kuò)充32點(diǎn)輸入，32點(diǎn)輸出。
（8）具有主仆模式功能和被動(dòng)ENCODER反饋功能，輕松構(gòu)建主從追隨和同步裁剪功能。
（9）除支持標(biāo)準(zhǔn)G代碼NC編程外，更提供變量表格編程和示教功能編程功能，編程更靈活。
（10）MACRO宏指令，可以進(jìn)行數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算，NC編程功能更強(qiáng)大。
（11）程序存儲容量 256K byte，NC程序組別高達(dá)1000組。
（12）提供RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，可連接個(gè)人電腦（PC）實(shí)現(xiàn)DNC 在線加工功能。
3.3伺服控制系統(tǒng)
中達(dá)ASD-A0121LA型配置3套；ASD-A0221LA型配置1套。ASDA伺服原理采用的是先進(jìn)強(qiáng)健式的控制理論(PDFF)，如圖4所示。

（1）PDFF強(qiáng)健式控制優(yōu)點(diǎn)：
·在大范圍負(fù)載慣量變化,系統(tǒng)依然保有優(yōu)秀性能；
·對命令和干擾有不同的補(bǔ)償控制；
·穩(wěn)定性完全保證；
·阻尼剛性優(yōu)良, 低速轉(zhuǎn)動(dòng)特性優(yōu)良；
·超越量很小。
（2）PDFF強(qiáng)健式控制缺點(diǎn)：控制參數(shù)需由繁復(fù)數(shù)學(xué)計(jì)算而得, 使用者無法自行調(diào)整。對此，設(shè)計(jì)中可依阻尼剛性的大小, 利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含十組強(qiáng)健控制器, 供使用者選用。
3.4數(shù)控系統(tǒng)I/O點(diǎn)的規(guī)劃與連接
數(shù)控系統(tǒng)I/O點(diǎn)的規(guī)劃與連接參見表1。
表1 Ｉ／Ｏ點(diǎn)規(guī)劃

3.5 臺達(dá)伺服系統(tǒng)調(diào)試
（1）手動(dòng)調(diào)試。在整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械安裝和電器的連接完畢后，首先利用上位系統(tǒng)或臺達(dá)伺服所具有的手動(dòng)控制方式，同時(shí)將所有伺服的參數(shù)P0-02設(shè)置成14，讓機(jī)構(gòu)的X軸和Y軸進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，在伺服的顯示屏上會(huì)顯示伺服在此機(jī)構(gòu)上面應(yīng)用的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM，我們利用臺達(dá)伺服的調(diào)試小軟件GAIN.EXE，將伺服顯示的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM和我們通過調(diào)試計(jì)算出來的響應(yīng)頻寬B.W輸入的GAIN.EXE軟件中，在點(diǎn)膠機(jī)中我們測試出伺服的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM、響應(yīng)頻寬B.W是80，計(jì)算出來我們需要的參數(shù)，把這些參數(shù)手動(dòng)輸入的伺服控制器中，點(diǎn)膠機(jī)即可正常運(yùn)行。
（2）自動(dòng)調(diào)試。這種調(diào)試比手動(dòng)要簡單了，首先也要像手動(dòng)那樣先將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM測試出來，把這個(gè)值輸入到參數(shù)P1-37中，再把參數(shù)P2-31設(shè)置成64、P2-32設(shè)置成5，這樣點(diǎn)膠機(jī)就可以正常運(yùn)行了。
手動(dòng)調(diào)整比自動(dòng)調(diào)整要精確的多，可以通過多次的加工測試來測試出一組最適合整個(gè)機(jī)構(gòu)的參數(shù)；但是手動(dòng)調(diào)整的時(shí)間要比較長，花費(fèi)的工期也比較多，同時(shí)在成批量生產(chǎn)的過程中，伺服參數(shù)的輸入等也都非常的不方便；臺達(dá)A系列伺服的高性能、整定時(shí)間短、在點(diǎn)膠機(jī)應(yīng)用中的調(diào)頻參數(shù)比較寬等等，所以我們在點(diǎn)膠機(jī)的正常應(yīng)用中使用自動(dòng)調(diào)整比較多一點(diǎn)。
（3）數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的說明。中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)在點(diǎn)膠機(jī)應(yīng)用中需要更改的參數(shù)說明：
0093: 00000256：主仆式功能設(shè)定；256＝設(shè)定單節(jié)間不停頓模式；
0118: 00000100：X軸解析度分母設(shè)定（編碼器一轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）；
0119: 00000120：X軸解析度分子設(shè)定（導(dǎo)螺桿的螺距）；
0120: 00000100：Y軸解析度分母設(shè)定（編碼器一轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）；
0121: 00000120：Y軸解析度分子設(shè)定（導(dǎo)螺桿的螺距）；
0122: 00000100：Z軸解析度分母設(shè)定（編碼器一轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）；
0123: 00000120：Z軸解析度分子設(shè)定（導(dǎo)螺桿的螺距）；
0124: 00000100：A軸解析度分母設(shè)定（編碼器一轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）；
0125: 00000120：A軸解析度分子設(shè)定（導(dǎo)螺桿的螺距）；
0130: 00000001：X軸設(shè)定回機(jī)械原點(diǎn)的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；
0131: 00000001：Y軸設(shè)定回機(jī)械原點(diǎn)的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；
0132: 00000001：Z軸設(shè)定回機(jī)械原點(diǎn)的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；
0133: 00000001：A軸設(shè)定回機(jī)械原點(diǎn)的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；
0154: 00000001：X軸設(shè)定伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；0＝正向、1＝負(fù)向；
0156: 00000001：X軸設(shè)定伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；0＝正向、1＝負(fù)向。
（4）ASDA伺服參數(shù)的說明。ASDA伺服在點(diǎn)膠機(jī)應(yīng)用中需要更改的參數(shù)說明，這里我們以X軸的參數(shù)為例。
P0-02:14：驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)的顯示；用來顯示機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
P1-01:2：控制模式及控制命令輸入源的設(shè)定；
P1-37:11：伺服電機(jī)的負(fù)載慣量比；在自動(dòng)模式下用來設(shè)定伺服電機(jī)的負(fù)載慣量比；
P1-44:12、P1-45:10：電子齒輪比的分子、分母；使伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠等機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的距離與上位機(jī)要求的距離相同；
P2-00:125：位置控制增益；主要控制伺服位置環(huán)回路的應(yīng)答性；
P2-04:5526：速度控制增益；主要控制伺服速度環(huán)回路的應(yīng)答性；
P2-06:80：速度積分補(bǔ)償；控制伺服電機(jī)、機(jī)構(gòu)的固定偏差和整個(gè)機(jī)構(gòu)的抖動(dòng)；
P2-25:3：共振抑制低通濾波；用來設(shè)定共振抑制低通濾波的時(shí)間常數(shù)；
P2-26:14：外部干擾抵抗增益；用來增加對外力的抵抗能力并降低加減速的過沖現(xiàn)象；
P2-31:64：自動(dòng)及簡易模式設(shè)定；在自動(dòng)模式時(shí)用來設(shè)定響應(yīng)的頻寬；
P2-32:5：增益調(diào)整方式；設(shè)定伺服的調(diào)整模式為PDFF自動(dòng)模式即負(fù)載慣量比固定，伺服的響應(yīng)頻寬可調(diào)整。
4結(jié)束語
點(diǎn)膠機(jī)是具有廣泛應(yīng)用前景的手機(jī)塑殼生產(chǎn)線、PCB板生產(chǎn)線、SMT混裝生產(chǎn)線的重要設(shè)備。中達(dá)數(shù)控點(diǎn)膠機(jī)可以有效減少生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期時(shí)間。對于生產(chǎn)效率和設(shè)備的穩(wěn)定性的提高來說，伺服自動(dòng)化也還要依靠科學(xué)的管理和優(yōu)秀的操作配合以及良好的設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)。隨著市場競爭的日趨激烈，該項(xiàng)目將會(huì)在越來越多的企業(yè)應(yīng)用中創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。