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中達(dá)電通數(shù)控和伺服在點膠機(jī)上的應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司

中達(dá)電通公司鞠鳳軍

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)品特點對伺服調(diào)試及相關(guān)參數(shù)深入論述。

關(guān)鍵詞：點膠機(jī) 數(shù)控系統(tǒng) 伺服

手機(jī)做為時尚消費品飛速發(fā)展成市場熱門需求。手機(jī)外形的美觀程度及質(zhì)量是消費者選擇手

機(jī)的重要的因素。點膠機(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。因此提高點膠機(jī)的生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。

2 點膠機(jī)數(shù)控系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)需求分析

數(shù)控系統(tǒng)控制的點膠機(jī)設(shè)備共有四個軸，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、手動自動轉(zhuǎn)換按鈕、手動點膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號及伺服報警信號等共計21個輸入信號；控制流程是使用數(shù)控系統(tǒng)控制四個伺服控制器及伺服電機(jī)、四個點膠器的開關(guān)信號，自動運行時Y軸控制的兩個平臺交替工作，X軸和兩個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膠面，更換產(chǎn)品比較頻繁，更換產(chǎn)品后需手動調(diào)整開膠點，然后在進(jìn)行單步動作或自動運行；功能與特點：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)、正確地點膠；2.點膠準(zhǔn)確、均勻；3.注膠量、點膠速度可任意調(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)電通自動化伺服系統(tǒng)設(shè)計

3.1方案設(shè)計

點膠機(jī)設(shè)備需要四個軸控制即X、Y(2個)、Z，但是X和Y(2個)要進(jìn)行插補(bǔ)運行，而插補(bǔ)運行時在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軸在橫向運動；Y軸控制原來的Y1軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第一個點膠平臺；Z軸控制原來的Y2軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第二個點膠平臺；A軸控制原來的Z軸走不同高度的點膠面；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個輸入點、16個輸出點，設(shè)備的I/O點也夠使用；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，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：

（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，運動速度更快。

（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點輸入和16點輸出，如有需要可選配I/O擴(kuò)展單元，可再擴(kuò)充32點輸入，32點輸出。

（8）具有主仆模式功能和被動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，可連接個人電腦（PC）實現(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：

·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)動特性優(yōu)良；

·超越量很小。

（2）PDFF強(qiáng)健式控制缺點：控制參數(shù)需由繁復(fù)數(shù)學(xué)計算而得, 使用者無法自行調(diào)整。對此，設(shè)計中可依阻尼剛性的大小, 利用驅(qū)動器內(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點的規(guī)劃與連接

數(shù)控系統(tǒng)I/O點的規(guī)劃與連接參見表1。

表1 Ｉ／Ｏ點規(guī)劃

3.5 臺達(dá)伺服系統(tǒng)調(diào)試

（1）手動調(diào)試。在整個系統(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)伺服所具有的手動控制方式，同時將所有伺服的參數(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)的運動，在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機(jī)構(gòu)上面應(yīng)用的轉(zhuǎn)動慣量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)動慣量JL/JM和我們通過調(diào)試計算出來的響應(yīng)頻寬B.W輸入的GAIN.EXE軟件中，在點膠機(jī)中我們測試出伺服的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM、響應(yīng)頻寬B.W是80，計算出來我們需要的參數(shù)，把這些參數(shù)手動輸入的伺服控制器中，點膠機(jī)即可正常運行。

（2）自動調(diào)試。這種調(diào)試比手動要簡單了，首先也要像手動那樣先將轉(zhuǎn)動慣量JL/JM測試出來，把這個值輸入到參數(shù)P1-37中，再把參數(shù)P2-31設(shè)置成64、P2-32設(shè)置成5，這樣點膠機(jī)就可以正常運行了。

手動調(diào)整比自動調(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機(jī)構(gòu)的參數(shù)；但是手動調(diào)整的時間要比較長，花費的工期也比較多，同時在成批量生產(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、整定時間短、在點膠機(jī)應(yīng)用中的調(diào)頻參數(shù)比較寬等等，所以我們在點膠機(jī)的正常應(yīng)用中使用自動調(diào)整比較多一點。

（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)械原點的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；

0131: 00000001：Y軸設(shè)定回機(jī)械原點的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；

0132: 00000001：Z軸設(shè)定回機(jī)械原點的方向；0＝正向、1＝負(fù)向；

0133: 00000001：A軸設(shè)定回機(jī)械原點的方向；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)動器的狀態(tài)的顯示；用來顯示機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量

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)帶動的滾珠絲杠等機(jī)構(gòu)運動的距離與上位機(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)的固定偏差和整個機(jī)構(gòu)的抖動；

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：自動及簡易模式設(shè)定；在自動模式時用來設(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)控點膠機(jī)可以有效減少生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期時間。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)來實現(xiàn)。隨著市場競爭的日趨激烈，該項目將會在越來越多的企業(yè)應(yīng)用中創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

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