基于運(yùn)動(dòng)控制卡的噴涂機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司
摘 要：
本文介紹了采用DOS操作系統(tǒng)的噴涂機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，該系統(tǒng)使用Adt-TP104運(yùn)動(dòng)控制器，該控制器采用了工業(yè)級(jí)的586主板，配以Adt836運(yùn)動(dòng)控制卡，采用10.4寸的液晶顯示屏，可進(jìn)行觸摸操作，加工運(yùn)行過(guò)程中可以實(shí)時(shí)顯示加工信息，以及故障提示信息等。
關(guān)鍵詞：Adt836運(yùn)動(dòng)控制卡 Adt-TP104控制器 噴涂機(jī)控制系統(tǒng)
引 言：
近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，面向工業(yè)自動(dòng)化控制的數(shù)控系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它的發(fā)展使機(jī)械化和自動(dòng)化有機(jī)的結(jié)合在一起。
針對(duì)目前涂裝行業(yè)的特殊需求，以前以人工噴涂為主的生產(chǎn)模式逐漸轉(zhuǎn)化為自動(dòng)噴涂。自動(dòng)噴涂具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)等特點(diǎn)，因此這種自動(dòng)噴涂模式已受到許多行業(yè)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。
針對(duì)自動(dòng)噴涂的特點(diǎn)，為了完成數(shù)字化控制，研制和開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡Adt836的底層控制系統(tǒng)。采用這樣的集成運(yùn)動(dòng)控制卡，簡(jiǎn)化整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和控制精度。
一、系統(tǒng)組成
主要有Adt-TP104控制器，輔助接線端子，基于DOS開(kāi)發(fā)的噴涂機(jī)軟件控制系統(tǒng)組成。
控制器內(nèi)置Adt836運(yùn)動(dòng)控制卡，它是深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司研發(fā)，基于PC104總線的高性能六軸伺服/步進(jìn)控制卡，位置可變環(huán)形，可在運(yùn)動(dòng)中隨時(shí)改變速度，具有直線，圓弧，連續(xù)差補(bǔ)等功能。速度控制可采用定速和直線/S曲線加減速，可做非對(duì)稱直線加減速，可自動(dòng)/手動(dòng)減速，在定量驅(qū)動(dòng)時(shí)可防止速度曲線產(chǎn)生的三角波形。具有48路數(shù)字輸入，32路數(shù)字輸出。
控制器支持RS233通訊，可方便程序下載更新，數(shù)據(jù)備份。
系統(tǒng)組成框圖如下圖1所示：
二、工作原理：
針對(duì)上圖圖1的框圖說(shuō)明其工作原理，由運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出脈沖指令給伺服或步進(jìn)控制單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作。最大的輸出脈沖頻率為4MHZ。在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，如果檢測(cè)到外部的停止信號(hào)則控制器立即發(fā)出停止脈沖輸出的操作。如果在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)檢測(cè)到硬件限位信號(hào)，則立即停止驅(qū)動(dòng)，從而保證機(jī)械系統(tǒng)的安全性。進(jìn)行噴涂操作時(shí)，通過(guò)控制器向外部發(fā)出一個(gè)輸出信號(hào)，從而控制噴槍的開(kāi)關(guān)。
至于發(fā)多少個(gè)脈沖，以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要檢測(cè)信號(hào)，控制哪個(gè)輸出操作，都可以通過(guò)軟件來(lái)方便實(shí)現(xiàn)。
836控制卡的脈沖輸出是共陽(yáng)極、“脈沖+方向”或“脈沖+脈沖”的接線方式。
三、軟件設(shè)計(jì)
3. 1
軟件系統(tǒng)采用教導(dǎo)式編程方式，用戶只要將機(jī)械對(duì)應(yīng)的軸移動(dòng)到所要的位置，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記憶此處的坐標(biāo)，對(duì)于一個(gè)待加工的工件，教導(dǎo)時(shí)可以根據(jù)工件的形狀來(lái)確定加工的軌跡，簡(jiǎn)單舉例如下：
如果要按照上圖A－B－C－D－E的路線加工，則教導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)首先將運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)到A處，然后記下此處的坐標(biāo)，接著移動(dòng)軸到B處，記下此處的坐標(biāo)，那么系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)兩點(diǎn)成線的法則自動(dòng)形成一條從A到B的線段，其他的照此就可以完成。對(duì)于每段的速度可單獨(dú)設(shè)定，這樣保證噴涂的效果，因有的地方需要噴的油漆較多，那么就可以慢速運(yùn)動(dòng)，有的地方要求油漆少，就可以快速運(yùn)動(dòng)�？烧{(diào)的速度保證了噴涂的效果同時(shí)也保證機(jī)械在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)有太大的振動(dòng)。當(dāng)然也可以采用往復(fù)式的噴涂，對(duì)噴涂的工件重復(fù)噴涂，以求好的噴涂效果。如果所噴涂的工件有圓弧的形狀，如下圖3所示:
那么教導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)只要記下圓弧開(kāi)始點(diǎn)的A坐標(biāo)，任意中間點(diǎn)的B坐標(biāo)，圓弧結(jié)束點(diǎn)的C坐標(biāo)，則系統(tǒng)根據(jù)三點(diǎn)成圓弧的規(guī)則，自動(dòng)會(huì)形成一個(gè)圓弧的軌跡。至于是順時(shí)針圓弧或者逆時(shí)針，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)使用者教導(dǎo)數(shù)據(jù)的順序自動(dòng)進(jìn)行判定。
至于噴涂時(shí)的軌跡不一定要做標(biāo)準(zhǔn)的直線段，
也可以是
這樣M形折線段。具體看噴涂的工藝要求。因?yàn)槭遣捎媒虒?dǎo)式的編程方式，用戶可以隨心所欲的指定加工軌跡。對(duì)于空間的圓弧，我們教導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)可以將空間圓弧拆分為多段小空間直線來(lái)完成，因Adt836卡具有六軸直線差補(bǔ)功能。當(dāng)然對(duì)于噴涂來(lái)講，細(xì)分的線段不需要十分的短小。
以上是對(duì)于教導(dǎo)的軌跡作以簡(jiǎn)單的說(shuō)明分析，實(shí)際加工時(shí)可能有氣缸之類的操作，有時(shí)候需要檢測(cè)氣缸到位的信號(hào)（當(dāng)然也可能是其他外部檢測(cè)信號(hào)），同時(shí)在哪個(gè)點(diǎn)處開(kāi)噴槍，哪個(gè)點(diǎn)處關(guān)噴槍，這些都要在教導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)完成。教導(dǎo)數(shù)據(jù)采用的表格式編程，類似與Excel表格，在對(duì)應(yīng)的“輸入”和“輸出”類輸入您要檢測(cè)或執(zhí)行輸出操作的端口號(hào)，系統(tǒng)會(huì)在加工運(yùn)行時(shí)自動(dòng)檢測(cè)輸入信號(hào)，有輸出操作的便執(zhí)行相應(yīng)的輸出操作。
當(dāng)然實(shí)際噴涂時(shí)由于本身噴槍的霧化和扇形功能，噴涂時(shí)形成一個(gè)大的霧化面，所以有時(shí)不需要教導(dǎo)的軌跡一定要是工件的形狀，由于表格的操作非常的簡(jiǎn)便，插入，刪除，復(fù)制，修改都可以使用，當(dāng)教導(dǎo)完畢后，可以試運(yùn)行，不理想的地方可以使用上述的編輯功能重新修訂數(shù)據(jù)。
3. 2
坐標(biāo)系說(shuō)明，系統(tǒng)采用機(jī)械原點(diǎn)作為系統(tǒng)的參考坐標(biāo)系，對(duì)于六軸的系統(tǒng)，每個(gè)軸都要有個(gè)原點(diǎn)信號(hào)。那么在教導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)首先要回原點(diǎn)�；卦c(diǎn)時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)后，坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)各軸的坐標(biāo)計(jì)為0，以后各軸的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)都參考這個(gè)坐標(biāo)系。
3. 3
為更有效的編輯教導(dǎo)數(shù)據(jù)，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用了教導(dǎo)＋指令的編程模式，用戶可以教導(dǎo)幾行數(shù)據(jù)，利用跳轉(zhuǎn)，循環(huán)指令就可以完成多次的往復(fù)噴涂操作，也采用了類Windows的復(fù)制粘貼功能，可將一整塊數(shù)據(jù)復(fù)制到指定的位置。再配合插入，刪除，修改等編輯操作方便快速的實(shí)現(xiàn)加工數(shù)據(jù)的教導(dǎo)工作。 三、結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了基于Adt836運(yùn)動(dòng)控制卡的Adt-TP104控制器在噴涂系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)，這種控制器的體積小，響應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)單，可視化的人機(jī)界面操作起來(lái)非常方便，目前已在涂裝行業(yè)占有一席之地，隨著技術(shù)的不斷提升進(jìn)步，將會(huì)在涂裝行業(yè)的到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
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