中达电通数控和伺服在点胶机上的应用

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1、中达电通数控和伺服在点胶机上的应用摘 要： 本文主要介绍中达电通的数控系统 PUTNC-H4-4 和 A 系列伺服在手机塑壳生产线上的重要设备点胶机的成功应用。应用数控系统控制原理，根据中达电通数控产品特点对伺服调试及相关参数深入论述。关键词：点胶机 数控系统 伺服 1 引言手机做为时尚消费品飞速发展成市场热门需求。手机外形的美观程度及质量是消费者选择手机的重要的因素。点胶机则作为美化手机塑壳生产的重要设备。要达到最大的产量，必须要考虑生产线的效率。因此提高点胶机的生产效率具有十分重要的意义。2 点胶机数控系统分析2.1 系统需求分析数控系统控制的点胶机设备共有四个轴，使用四台伺服控制器和伺服

2、电机，X 轴一台、Y 轴两台、Z 轴一台；输入信号有急停按钮、手动自动转换按钮、手动点胶按钮、暂停按钮、回零按钮、左右限位输入信号及伺服报警信号等共计 21 个输入信号；控制流程是使用数控系统控制四个伺服控制器及伺服电机、四个点胶器的开关信号，自动运行时 Y 轴控制的两个平台交替工作，X 轴和两个 Y 轴需要走直线插补或圆弧插补，Z 轴需要走不同高度的点胶面，更换产品比较频繁，更换产品后需手动调整开胶点，然后在进行单步动作或自动运行。功能与特点：1.所有轴上均采用了滚珠丝杠和伺服电机，可以确保用户能够流畅、精准、正确地点胶；2.点胶准确、均匀；3.注胶量、点胶速度可任意调节；4.LED 中文菜

3、单显示；5.轻触式按键操作；6.控制简单、方便、直观。2.2 客户方案分析客户的原控制方案是：5.7 寸液晶平轴卡控制器伺服控制器执行机构的控制方案，这种控制方案的不足之处有：1、系统的稳定性、抗干扰性等非常的差；2、系统的控制是完全开环的控制即控制板卡直接通过脉冲来控制伺服控制器；在用户流畅、精准、正确地点胶等方面存在不足；3、G 代码功能、M 代码功能等方面存在不足，不能直接执行 CAD 等图形编辑软件生成的代码程序，用户使用非常的不方便。3 中达电通自动化伺服系统设计3.1 方案设计点胶机设备需要四个轴控制即 X、Y(2 个) 、Z，但是 X 和 Y(2 个)要进行插补运行，而插补运行时

4、在 G 代码的加工软件指令中只有 X 和 Y、X 和 Z、Y 和 Z,要与 CAD 等图形编辑软件生成的 G 代码程序通用就不能使用 2 个 Y 轴；因此我们解决的方式是使用中达电通的四轴数控系统(PUTNC-H4-4)：X 轴控制原来的X 轴在横向运动；Y 轴控制原来的 Y1 轴，同横向的 X 轴进行插补控制第一个点胶平台；Z 轴控制原来的Y2 轴，同横向的 X 轴进行插补控制第二个点胶平台；A 轴控制原来的 Z 轴走不同高度的点胶面；这样就可以解决控制系统能直接执行 CAD 等图形编辑软件生成的代码程序；中达的数控系统本身具有 24 个输入点、16 个输出点，设备的 I/O 点也够使用；中

5、达的 A 系列伺服使用的控制理论是最先进的强健式的控制理论(PDFF), 即使在伺服电机的负载惯量大范围的变化时，伺服系统仍然可以保持优异的性能，进行流畅、精准、正确地定位。通过客户的技术要求和原控制方案的不足我们选择了基于中达电通的数控系统的控制方案，系统由数控系统、伺服控制系统、执行机构组成控制方案，参见图 1。系统电气接线参见图 2。电控柜图片参见图 3。图 1 点胶机自动化伺服框图3.2 数控系统中达 H4 系列 PUTNC-H4-4 型数控系统是核心控制平台。中达 H4 系列 PUTNC-H4-4 型是 5.7”单色 LCD 四轴 Vcmd 控制器，包括输入板 AB208 一块；输出

6、板 AB209 一块。PUTNC-H4-4 的主要功能与特点：（1）开放式的系统架构，內含嵌入式可编程 PLC ，可应用各类产业机械和自动化设备。（2）高清晰 LCD 液晶显示，用户可以自行规划画面内容，亦可 RS232 连接 DELTA 人机，界面更亲和。（3）全功能 CNC 键盘，配合 PLC 开发，可自定义按键功能，操作更灵活。（4）先进机型最大提供多至 4 轴的伺服轴接口, 响应速度可达 1000Kpps，运动速度更快。（5）解析度可设定至 7 位数，配合不同的检测装置可实现半闭环/闭环控制架构，控制精度更高。（6）最大提供 2 组 D/A 输出、A/D 输入。（7）提供标准的 24

7、点输入和 16 点输出，如有需要可选配 I/O 扩展单元，可再扩充 32 点输入，32 点输出。（8）具有主仆模式功能和被动 ENCODER 反馈功能，轻松构建主从追随和同步裁剪功能。（9）除支持标准 G 代码 NC 编程外，更提供变量表格编程和示教功能编程功能，编程更灵活。（10）MACRO 宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC 编程功能更强大。（11）程序存储容量 256K byte，NC 程序组别高达 1000 组。（12）提供 RS232C 标准接口，可连接个人电脑（PC）实现 DNC 在线加工功能。3.3 伺服控制系统中达 ASD-A0121LA 型配置 3 套；ASD-A0221L

8、A 型配置 1 套。ASDA 伺服原理采用的是先进强健式的控制理论(PDFF) ，如图 4 所示。图 2 伺服系统接线图图 3 点胶机自动化伺服电控柜图 4 ASDA 伺服原理（1）PDFF 强健式控制优点：在大范围负载惯量变化,系统依然保有优秀性能；对命令和干扰有不同的补偿控制；稳定性完全保证；阻尼刚性优良, 低速转动特性优良；超越量很小。（2）PDFF 强健式控制缺点：控制参数需由繁复数学计算而得, 使用者无法自行调整。对此，设计中可依阻尼刚性的大小, 利用驱动器内含十组强健控制器, 供使用者选用。3.4 数控系统 I/O 点的规划与连接数控系统 I/O 点的规划与连接参见表 1。表 1

9、I/O 点规划3.5 台达伺服系统调试（1）手动调试。在整个系统的机械安装和电器的连接完毕后，首先利用上位系统或台达伺服所具有的手动控制方式，同时将所有伺服的参数 P0-02 设置成 14，让机构的 X 轴和 Y 轴进行往复的运动，在伺服的显示屏上会显示伺服在此机构上面应用的转动惯量 JL/JM，我们利用台达伺服的调试小软件 GAIN.EXE，将伺服显示的转动惯量 JL/JM 和我们通过调试计算出来的响应频宽 B.W 输入的 GAIN.EXE 软件中，在点胶机中我们测试出伺服的转动惯量 JL/JM、响应频宽 B.W 是 80，计算出来我们需要的参数，把这些参数手动输入的伺服控制器中，点胶机即可

10、正常运行。（2）自动调试。这种调试比手动要简单了，首先也要像手动那样先将转动惯量 JL/JM 测试出来，把这个值输入到参数 P1-37 中，再把参数 P2-31 设置成 64、P2-32 设置成 5，这样点胶机就可以正常运行了。手动调整比自动调整要精确的多，可以通过多次的加工测试来测试出一组最适合整个机构的参数；但是手动调整的时间要比较长，花费的工期也比较多，同时在成批量生产的过程中，伺服参数的输入等也都非常的不方便；台达 A 系列伺服的高性能、整定时间短、在点胶机应用中的调频参数比较宽等等，所以我们在点胶机的正常应用中使用自动调整比较多一点。（3）数控系统参数的说明。中达电通的数控系统在点胶

11、机应用中需要更改的参数说明： 0093: 00000256：主仆式功能设定；256设定单节间不停顿模式；0118: 00000100：X 轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数） ；0119: 00000120：X 轴解析度分子设定（导螺杆的螺距） ；0120: 00000100：Y 轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数） ；0121: 00000120：Y 轴解析度分子设定（导螺杆的螺距） ；0122: 00000100：Z 轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数） ；0123: 00000120：Z 轴解析度分子设定（导螺杆的螺距） ；0124: 00000100：A 轴解析度分母设定（编码器一转脉

12、冲数） ；0125: 00000120：A 轴解析度分子设定（导螺杆的螺距） ；0130: 00000001：X 轴设定回机械原点的方向；0正向、1负向；0131: 00000001：Y 轴设定回机械原点的方向；0正向、1负向；0132: 00000001：Z 轴设定回机械原点的方向；0正向、1负向；0133: 00000001：A 轴设定回机械原点的方向；0正向、1负向；0154: 00000001：X 轴设定伺服电机的旋转方向；0正向、1负向；0156: 00000001：X 轴设定伺服电机的旋转方向；0正向、1负向。（4）ASDA 伺服参数的说明。ASDA 伺服在点胶机应用中需要更改的参

13、数说明，这里我们以 X 轴的参数为例。P0-02:14：驱动器的状态的显示；用来显示机构的转动惯量；P1-01:2：控制模式及控制命令输入源的设定；P1-37:11：伺服电机的负载惯量比；在自动模式下用来设定伺服电机的负载惯量比；P1-44:12、P1-45:10：电子齿轮比的分子、分母；使伺服电机带动的滚珠丝杠等机构运动的距离与上位机要求的距离相同；P2-00:125：位置控制增益；主要控制伺服位置环回路的应答性；P2-04:5526：速度控制增益；主要控制伺服速度环回路的应答性；P2-06:80：速度积分补偿；控制伺服电机、机构的固定偏差和整个机构的抖动；P2-25:3：共振抑制低通滤波；

14、用来设定共振抑制低通滤波的时间常数；P2-26:14：外部干扰抵抗增益；用来增加对外力的抵抗能力并降低加减速的过冲现象；P2-31:64：自动及简易模式设定；在自动模式时用来设定响应的频宽；P2-32:5：增益调整方式；设定伺服的调整模式为 PDFF 自动模式即负载惯量比固定，伺服的响应频宽可调整。 4 结束语 点胶机是具有广泛应用前景的手机塑壳生产线、PCB 板生产线、SMT 混装生产线的重要设备。中达数控点胶机可以有效减少生产线的生产周期时间。对于生产效率和设备的稳定性的提高来说，伺服自动化也还要依靠科学的管理和优秀的操作配合以及良好的设备维护与保养来实现。随着市场竞争的日趋激烈，该项目将会在越来越多的企业应用中创造显著的经济效益。