基于運動(dòng)控制卡的噴涂機控制系統設計

　　近年來(lái)，隨著(zhù)電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應用，面向工業(yè)自動(dòng)化控制的數控系統的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它的發(fā)展使機械化和自動(dòng)化有機的結合在一起。

　　針對目前涂裝行業(yè)的特殊需求，以前以人工噴涂為主的生產(chǎn)模式逐漸轉化為自動(dòng)噴涂。自動(dòng)噴涂具有能不斷重復工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險等特點(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)越廣泛地得到了應用。

　　針對自動(dòng)噴涂的特點(diǎn)，為了完成數字化控制，研制和開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)計算機和運動(dòng)控制卡Adt836的底層控制系統。采用這樣的集成運動(dòng)控制卡，簡(jiǎn)化整個(gè)控制系統的硬件電路結構，提高系統的可靠性和控制精度。

系統組成

　　主要有Adt-TP104控制器，輔助接線(xiàn)端子，基于DOS開(kāi)發(fā)的噴涂機軟件控制系統組成。

　　控制器內置Adt836運動(dòng)控制卡，它是深圳市眾為興數控技術(shù)有限公司研發(fā)，基于PC104總線(xiàn)的高性能六軸伺服/步進(jìn)控制卡，位置可變環(huán)形，可在運動(dòng)中隨時(shí)改變速度，具有直線(xiàn)，圓弧，連續差補等功能。速度控制可采用定速和直線(xiàn)/S曲線(xiàn)加減速，可做非對稱(chēng)直線(xiàn)加減速，可自動(dòng)/手動(dòng)減速，在定量驅動(dòng)時(shí)可防止速度曲線(xiàn)產(chǎn)生的三角波形。具有48路數字輸入，32路數字輸出。

　　控制器支持RS233通訊，可方便程序下載更新，數據備份。

　　系統組成框圖如圖1所示：

圖1 系統組成框圖

工作原理

　　針對圖1的框圖說(shuō)明其工作原理，由運動(dòng)控制器發(fā)出脈沖指令給伺服或步進(jìn)控制單元，驅動(dòng)電機動(dòng)作。最大的輸出脈沖頻率為4MHz。在驅動(dòng)過(guò)程中，如果檢測到外部的停止信號則控制器立即發(fā)出停止脈沖輸出的操作。如果在驅動(dòng)過(guò)程中，系統檢測到硬件限位信號，則立即停止驅動(dòng)，從而保證機械系統的安全性。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，從而控制噴槍的開(kāi)關(guān)。

　　至于發(fā)多少個(gè)脈沖，以及運動(dòng)過(guò)程中需要檢測信號，控制哪個(gè)輸出操作，都可以通過(guò)軟件來(lái)方便實(shí)現。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(xiàn)方式。 圖2-4示出連接方式。

軟件設計

　　軟件系統采用教導式編程方式，用戶(hù)只要將機械對應的軸移動(dòng)到所要的位置，控制系統會(huì )自動(dòng)記憶此處的坐標，對于一個(gè)待加工的工件，教導時(shí)可以根據工件的形狀來(lái)確定加工的軌跡，簡(jiǎn)單舉例如圖5所示：

圖5加工路線(xiàn)

　　如果要按照圖5所示，A－B－C－D－E的路線(xiàn)加工，則教導數據時(shí)首先將運動(dòng)軸運動(dòng)到A處，然后記下此處的坐標，接著(zhù)移動(dòng)軸到B處，記下此處的坐標，那么系統就會(huì )根據兩點(diǎn)成線(xiàn)的法則自動(dòng)形成一條從A到B的線(xiàn)段，其他的照此就可以完成。對于每段的速度可單獨設定，這樣保證噴涂的效果，因有的地方需要噴的油漆較多，那么就可以慢速運動(dòng)，有的地方要求油漆少，就可以快速運動(dòng)?？烧{的速度保證了噴涂的效果同時(shí)也保證機械在運動(dòng)時(shí)不會(huì )有太大的振動(dòng)。當然也可以采用往復式的噴涂，對噴涂的工件重復噴涂，以求好的噴涂效果。如果所噴涂的工件有圓弧的形狀，如圖6所示：

圖6圓弧加工路線(xiàn)

　　那么教導數據時(shí)只要記下圓弧開(kāi)始點(diǎn)的A坐標，任意中間點(diǎn)的B坐標，圓弧結束點(diǎn)的C坐標，則系統根據三點(diǎn)成圓弧的規則，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，系統會(huì )根據使用者教導數據的順序自動(dòng)進(jìn)行判定。

　　至于噴涂時(shí)的軌跡不一定要做標準的直線(xiàn)段，也可以是如圖7所示的直線(xiàn)軌跡。

　　圖8所示的M形折線(xiàn)段。具體看噴涂的工藝要求。因為是采用教導式的編程方式，用戶(hù)可以隨心所欲的指定加工軌跡。對于空間的圓弧，教導數據時(shí)可以將空間圓弧拆分為多段小空間直線(xiàn)來(lái)完成，因Adt836卡具有六軸直線(xiàn)差補功能。當然對于噴涂來(lái)講，細分的線(xiàn)段不需要十分的短小。

　　以上是對于教導的軌跡作以簡(jiǎn)單的說(shuō)明分析，實(shí)際加工時(shí)可能有氣缸之類(lèi)的操作，有時(shí)候需要檢測氣缸到位的信號（當然也可能是其他外部檢測信號），同時(shí)在哪個(gè)點(diǎn)處開(kāi)噴槍?zhuān)膫€(gè)點(diǎn)處關(guān)噴槍?zhuān)@些都要在教導數據時(shí)完成。教導數據采用的表格式編程，類(lèi)似與Excel表格，在對應的“輸入”和“輸出”類(lèi)輸入您要檢測或執行輸出操作的端口號，系統會(huì )在加工運行時(shí)自動(dòng)檢測輸入信號，有輸出操作的便執行相應的輸出操作。

　　當然實(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，復制，修改都可以使用，當教導完畢后，可以試運行，不理想的地方可以使用上述的編輯功能重新修訂數據。

坐標說(shuō)明

　　系統采用機械原點(diǎn)作為系統的參考坐標系，對于六軸的系統，每個(gè)軸都要有個(gè)原點(diǎn)信號。那么在教導數據時(shí)首先要回原點(diǎn)?；卦c(diǎn)時(shí)系統檢測到原點(diǎn)信號后，坐標系對應各軸的坐標計為0，以后各軸的運動(dòng)坐標都參考這個(gè)坐標系。

　　為更有效的編輯教導數據，在軟件設計時(shí)采用了教導＋指令的編程模式，用戶(hù)可以教導幾行數據，利用跳轉，循環(huán)指令就可以完成多次的往復噴涂操作，也采用了類(lèi)Windows的復制粘貼功能，可將一整塊數據復制到指定的位置。再配合插入，刪除，修改等編輯操作方便快速的實(shí)現加工數據的教導工作。

結語(yǔ)

　　本文介紹了基于A(yíng)dt836運動(dòng)控制卡的Adt-TP104控制器在噴涂系統中的設計，這種控制器的體積小，響應速度快、操作簡(jiǎn)單，可視化的人機界面操作起來(lái)非常方便，目前已在涂裝行業(yè)占有一席之地，隨著(zhù)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)越廣泛的應用。