中達電通數控和伺服在點膠機上的應用

分類：技術教程日期：2007-07-26 00:00:00

摘要：本文主要介紹中達電通的數控系統PUTNC-H4-4和A系列伺服在手機塑殼生產線上的重要設備點膠機的成功應用。應用數控系統控制原理，根據中達電通數控產品特點對伺服調試及相關參數深入論述。
關鍵詞：點膠機數控系統伺服
1 引言
手機做為時尚消費品飛速發展成市場熱門需求。手機外形的美觀程度及質量是消費者選擇手
機的重要的因素。點膠機則作為美化手機塑殼生產的重要設備。要達到最大的產量，必須要考慮生產線的效率。因此提高點膠機的生產效率具有十分重要的意義。
2 點膠機數控系統分析
2.1 系統需求分析
數控系統控制的點膠機設備共有四個軸，使用四臺伺服控制器和伺服電機，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；控制流程是使用數控系統控制四個伺服控制器及伺服電機、四個點膠器的開關信號，自動運行時Y軸控制的兩個平臺交替工作，X軸和兩個Y軸需要走直線插補或圓弧插補，Z軸需要走不同高度的點膠面，更換產品比較頻繁，更換產品后需手動調整開膠點，然后在進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，可以確保用戶能夠流暢、精準、正確地點膠；2.點膠準確、均勻；3.注膠量、點膠速度可任意調節；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＋執行機構的控制方案，這種控制方案的不足之處有：1、系統的穩定性、抗干擾性等非常的差；2、系統的控制是完全開環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、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中達電通自動化伺服系統設計
3.1方案設計
點膠機設備需要四個軸控制即X、Y(2個)、Z，但是X和Y(2個)要進行插補運行，而插補運行時在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電通的四軸數控系統(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軸進行插補控制第一個點膠平臺；Z軸控制原來的Y2軸，同橫向的X軸進行插補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能直接執行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序；中達的數控系統本身具有24個輸入點、16個輸出點，設備的I/O點也夠使用；中達的A系列伺服使用的控制理論是最先進的強健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機的負載慣量大范圍的變化時，伺服系統仍然可以保持優異的性能，進行流暢、精準、正確地定位。通過客戶的技術要求和原控制方案的不足我們選擇了基于中達電通的數控系統的控制方案，系統由數控系統、伺服控制系統、執行機構組成控制方案，參見圖1。系統電氣接線參見圖2。電控柜圖片參見圖3。

3.2 數控系統
中達H4系列PUTNC-H4-4型數控系統是核心控制平臺。中達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）開放式的系統架構，內含嵌入式可編程 PLC ，可應用各類產業機械和自動化設備。
（2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可以自行規劃畫面內容，亦可RS232連接DELTA人機，界面更親和。
（3）全功能CNC鍵盤，配合PLC開發，可自定義按鍵功能，操作更靈活。
（4）先進機型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應速度可達1000Kpps，運動速度更快。
（5）解析度可設定至 7 位數，配合不同的檢測裝置可實現半閉環/閉環控制架構，控制精度更高。
（6）最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。
（7）提供標準的24點輸入和16點輸出，如有需要可選配I/O擴展單元，可再擴充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，輕松構建主從追隨和同步裁剪功能。
（9）除支持標準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，可以進行數學、邏輯運算，NC編程功能更強大。
（11）程序存儲容量 256K byte，NC程序組別高達1000組。
（12）提供RS232C標準接口，可連接個人電腦（PC）實現DNC 在線加工功能。
3.3伺服控制系統
中達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強健式的控制理論(PDFF)，如圖4所示。

（1）PDFF強健式控制優點：
·在大范圍負載慣量變化,系統依然保有優秀性能；
·對命令和干擾有不同的補償控制；
·穩定性完全保證；
·阻尼剛性優良, 低速轉動特性優良；
·超越量很小。
（2）PDFF強健式控制缺點：控制參數需由繁復數學計算而得, 使用者無法自行調整。對此，設計中可依阻尼剛性的大小, 利用驅動器內含十組強健控制器, 供使用者選用。
3.4數控系統I/O點的規劃與連接
數控系統I/O點的規劃與連接參見表1。
表1 Ｉ／Ｏ點規劃

3.5 臺達伺服系統調試
（1）手動調試。在整個系統的機械安裝和電器的連接完畢后，首先利用上位系統或臺達伺服所具有的手動控制方式，同時將所有伺服的參數P0-02設置成14，讓機構的X軸和Y軸進行往復的運動，在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機構上面應用的轉動慣量JL/JM，我們利用臺達伺服的調試小軟件GAIN.EXE，將伺服顯示的轉動慣量JL/JM和我們通過調試計算出來的響應頻寬B.W輸入的GAIN.EXE軟件中，在點膠機中我們測試出伺服的轉動慣量JL/JM、響應頻寬B.W是80，計算出來我們需要的參數，把這些參數手動輸入的伺服控制器中，點膠機即可正常運行。
（2）自動調試。這種調試比手動要簡單了，首先也要像手動那樣先將轉動慣量JL/JM測試出來，把這個值輸入到參數P1-37中，再把參數P2-31設置成64、P2-32設置成5，這樣點膠機就可以正常運行了。
手動調整比自動調整要精確的多，可以通過多次的加工測試來測試出一組最適合整個機構的參數；但是手動調整的時間要比較長，花費的工期也比較多，同時在成批量生產的過程中，伺服參數的輸入等也都非常的不方便；臺達A系列伺服的高性能、整定時間短、在點膠機應用中的調頻參數比較寬等等，所以我們在點膠機的正常應用中使用自動調整比較多一點。
（3）數控系統參數的說明。中達電通的數控系統在點膠機應用中需要更改的參數說明：
0093: 00000256：主仆式功能設定；256＝設定單節間不停頓模式；
0118: 00000100：X軸解析度分母設定（編碼器一轉脈沖數）；
0119: 00000120：X軸解析度分子設定（導螺桿的螺距）；
0120: 00000100：Y軸解析度分母設定（編碼器一轉脈沖數）；
0121: 00000120：Y軸解析度分子設定（導螺桿的螺距）；
0122: 00000100：Z軸解析度分母設定（編碼器一轉脈沖數）；
0123: 00000120：Z軸解析度分子設定（導螺桿的螺距）；
0124: 00000100：A軸解析度分母設定（編碼器一轉脈沖數）；
0125: 00000120：A軸解析度分子設定（導螺桿的螺距）；
0130: 00000001：X軸設定回機械原點的方向；0＝正向、1＝負向；
0131: 00000001：Y軸設定回機械原點的方向；0＝正向、1＝負向；
0132: 00000001：Z軸設定回機械原點的方向；0＝正向、1＝負向；
0133: 00000001：A軸設定回機械原點的方向；0＝正向、1＝負向；
0154: 00000001：X軸設定伺服電機的旋轉方向；0＝正向、1＝負向；
0156: 00000001：X軸設定伺服電機的旋轉方向；0＝正向、1＝負向。
（4）ASDA伺服參數的說明。ASDA伺服在點膠機應用中需要更改的參數說明，這里我們以X軸的參數為例。
P0-02:14：驅動器的狀態的顯示；用來顯示機構的轉動慣量
P1-01:2：控制模式及控制命令輸入源的設定；
P1-37:11：伺服電機的負載慣量比；在自動模式下用來設定伺服電機的負載慣量比；
P1-44:12、P1-45:10：電子齒輪比的分子、分母；使伺服電機帶動的滾珠絲杠等機構運動的距離與上位機要求的距離相同；
P2-00:125：位置控制增益；主要控制伺服位置環回路的應答性；
P2-04:5526：速度控制增益；主要控制伺服速度環回路的應答性；
P2-06:80：速度積分補償；控制伺服電機、機構的固定偏差和整個機構的抖動；
P2-25:3：共振抑制低通濾波；用來設定共振抑制低通濾波的時間常數；
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象；
P2-31:64：自動及簡易模式設定；在自動模式時用來設定響應的頻寬；
P2-32:5：增益調整方式；設定伺服的調整模式為PDFF自動模式即負載慣量比固定，伺服的響應頻寬可調整。
4結束語
點膠機是具有廣泛應用前景的手機塑殼生產線、PCB板生產線、SMT混裝生產線的重要設備。中達數控點膠機可以有效減少生產線的生產周期時間。對于生產效率和設備的穩定性的提高來說，伺服自動化也還要依靠科學的管理和優秀的操作配合以及良好的設備維護與保養來實現。隨著市場競爭的日趨激烈，該項目將會在越來越多的企業應用中創造顯著的經濟效益。