涂膠機運動控制系統(tǒng)分析

時間：2020-03-24作者：大連華工創(chuàng)新科技股份有限公司瀏覽：185

涂膠機是用于給機柜、燈具、蓄電池、汽車等有密封要求的產(chǎn)品，按照密封軌跡涂密封膠的一種工業(yè)生產(chǎn)機床。標準涂膠機運動控制系統(tǒng)為三軸聯(lián)動，通過直線插補與圓弧插補完成涂膠軌跡。本文主要對三維涂膠機的運動控制系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)進行分析。 
運動控制系統(tǒng)是以電動機為控制對象，以控制器為**，以電力電子、功率變換裝置為執(zhí)行機構(gòu)，在控制理論指導下組成的電氣傳動控制系統(tǒng)。一個典型的現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的硬件主要由上位計算機、運動控制器、功率驅(qū)動裝置、電動機和傳感器反饋檢測裝置和被控對象等幾部分組成。
一、涂膠機運動控制器運動控制器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的可分為：基于計算機標準總線的運動控制器； Soft型開放式運動控制器；嵌入式結(jié)構(gòu)的運動控制器。 Soft型開放式運動控制器運動控制軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部IO之間的標準化通用接口。用戶在Windows平臺和其他操作系統(tǒng)的支持下，利用開放的運動控制內(nèi)核，開發(fā)所需的控制功能，構(gòu)成各種類型的運動控制系統(tǒng)。 嵌入式結(jié)構(gòu)的運動控制器是把計算機嵌入到運動控制器中的一種產(chǎn)品，它能夠獨立運行。運動控制器與計算機之間的通信依然是靠計算機總線，實質(zhì)上是基于總線結(jié)構(gòu)的運動控制器的一種變種。 
三維涂膠機運動控制器為基于總線的運動控制器。用計算機硬件和操作系統(tǒng)，結(jié)合運動控制應用程序來實現(xiàn)的，具有高速的數(shù)據(jù)處理能力?？偩€形式上為104總線、RS232接口和USB接口。運動控制器采用DSP芯片作為CPU，可完成運動規(guī)劃、高速實時插補、伺服濾波控制和伺服驅(qū)動、外部IO之間的標準化通用接口功能?？刂破髦С止δ軓姶蟮倪\動控制軟件庫、C語言運動函數(shù)庫、Windows DLL動態(tài)鏈接庫等，根據(jù)工藝需求，在WINDOWS等平臺下開發(fā)應用軟件，組成涂膠機運動控制控制系統(tǒng).
二涂膠機運動控制方式 
運動控制形式有點位運動控制、連續(xù)軌跡運動控制、同步運動控制。 
點位運動控制即僅對終點位置有要求，與運動的中間過程即運動軌跡無關。 
同步運動控制是指多個軸之間的運動協(xié)調(diào)控制，可以是多個軸在運動全程中進行同步，也可以是在運動過程中的局部有速度同步。 
三維涂膠機控制方式為連續(xù)軌跡運動控制，又稱為輪廓控制，主要對膠頭的運動軌跡進行控制。該控制方式要求系統(tǒng)在高速運動的情況下，既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度，還要保證膠頭沿輪廓運動時的切向速度的恒定。對小線段加工時，有多段程序預處理功能。 
三涂膠機運動控制器硬件結(jié)構(gòu) 
涂膠機系統(tǒng)以基于“PC機+運動控制器”為**，采用運動控制器、驅(qū)動器和交流伺服電動機構(gòu)成一個開放式硬件結(jié)構(gòu)。在該伺服控制系統(tǒng)中，控制器上**CPU與PC機CPU構(gòu)成主從式雙CPU控制模式。PC機負責人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作，例如鍵盤和鼠標的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、控制指令的發(fā)送和外部信號IO的監(jiān)控等。運動控制器配備內(nèi)容豐富、功能強大的運動函數(shù)庫，供用戶使用完成電動機的運動規(guī)劃。系統(tǒng)采取脈沖輸出的位置控制方式，脈沖頻率的大小控制電機的速度，信號的正負控制電機正反轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)三軸的位置控制。X軸、Y軸、Z軸原點、限位檢測是通過接近開關來實現(xiàn)，原點檢測開關作為每個軸的零點位置，限位檢測開關確保每軸工作行程極限。這些狀態(tài)信號送入運動控制卡狀態(tài)寄存器后由CPU隨時讀出，達到對IO狀態(tài)信號的檢測。在硬件上，運動控制器上的光電隔離措施既隔離了外設對內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)的干擾，有能有效防止過電壓、過電流等外界突發(fā)事件對計算機系統(tǒng)的損壞，大大提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性。 
四涂膠機運動控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 
涂膠機運動控制器配備有運動函數(shù)庫，函數(shù)庫為單軸及多軸的步進或伺服控制提供了許多運動函數(shù)，如單軸運動、多軸獨立運動、多軸插補運動以及多軸同步運動等等。運動控制器組成的控制系統(tǒng)，采用VC語言開發(fā)友好的人機界面應用程序、方便的人機交互和管理。系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)模塊如圖所示，除了主體的運動控制程序外，還包括初始化、與PC實時數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)保護、狀態(tài)監(jiān)測等部分。 
 
五結(jié)語
綜上所述，三維涂膠機運動控制系統(tǒng)采用基于總線的運動控制器，構(gòu)建了合理的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。通過連續(xù)軌跡控制方式，完成既定運動和高精度的伺服控制。實現(xiàn)涂膠機的高速高精度運轉(zhuǎn)。 


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