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。
1 引言
手機(jī)做為時尚消費(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(diǎn)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(diǎn)膠器的開關(guān)信號，自動運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)，然后在進(jìn)行單步動作或自動運(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)電通自動化伺服系統(tǒng)設(shè)計
3.1方案設(shè)計
點(diǎn)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(yùn)行，而插補(bǔ)運(yùn)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(yùn)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(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個輸入點(diǎn)、16個輸出點(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，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。
圖1 點(diǎn)膠機(jī)自動化伺服框圖
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。
圖2 伺服系統(tǒng)接線圖
圖3 點(diǎn)膠機(jī)自動化伺服電控柜
圖4 ASDA伺服原理
（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(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
bbbbb 信號說明 OUPUT 信號說明
I00 EM-STOP O00 X軸伺服ON
I01 程序暫停 O01 Y軸伺服ON
I02 程序啟動 O02 Z軸伺服ON
I03 排膠 O03 A軸伺服ON
I04 回零 O04 點(diǎn)膠器開關(guān)
I05 X軸原點(diǎn)信號
I06 Y軸原點(diǎn)信號
I07 Z軸原點(diǎn)信號
I08 A軸原點(diǎn)信號
I09 X軸左限位
I10 X軸右限位
I11 Y軸前限位
I12 Y軸后限位
I13 Z軸前限位
I14 Z軸后限位
I15 A軸上限位
I16 A軸下限位
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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)膠機(jī)即可正常運(yùn)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(diǎn)膠機(jī)就可以正常運(yùn)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(fèi)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(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(yùn)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(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(shí)現(xiàn)。隨著市場競爭的日趨激烈，該項(xiàng)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。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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