涂膠機運動控制系統(tǒng)分析
閱讀：20發(fā)布時間：2024-12-16
涂膠機是用于給機柜、燈具、蓄電池、汽車等有密封要求的產品，按照密封軌跡涂密封膠的一種工業(yè)生產機床。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)原理與結構進行分析。
運動控制系統(tǒng)是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子、功率變換裝置為執(zhí)行機構，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結構不同的可分為：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;嵌入式結構的運動控制器。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核，開發(fā)所需的控制功能，構成各種類型的運動控制系統(tǒng)。嵌入式結構的運動控制器是把計算機嵌入到運動控制器中的一種產品，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，實質上是基于總線結構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)，結合運動控制應用程序來實現(xiàn)的，具有高速的數(shù)據處理能力。總線形式上為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動、外部IO之間的標準化通用接口功能。控制器支持功能強大的運動控制軟件庫、C語言運動函數(shù)庫、WindowsDLL動態(tài)鏈接庫等，根據工藝需求，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構
涂膠機系統(tǒng)以基于“PC機+運動控制器”為核心，采用運動控制器、驅動器和交流伺服電動機構成一個開放式硬件結構。在該伺服控制系統(tǒng)中，控制器上專用CPU與PC機CPU構成主從式雙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，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)的軟件結構
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)的程序結構模塊如圖所示，除了主體的運動控制程序外，還包括初始化、與PC實時數(shù)據交互、系統(tǒng)保護、狀態(tài)監(jiān)測等部分。
五結語
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，構建了合理的硬件結構和軟件結構。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。
