基于運動控制卡的噴涂機控制系統(tǒng)設計

　　近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應用，面向工業(yè)自動化控制的數(shù)控系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它的發(fā)展使機械化和自動化有機的結(jié)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(zhuǎn)化為自動噴涂。自動噴涂具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險等特點，因此這種自動噴涂模式已受到許多行業(yè)的重視，并越來越廣泛地得到了應用。

　　針對自動噴涂的特點，為了完成數(shù)字化控制，研制和開發(fā)了基于工業(yè)計算機和運動控制卡Adt836的底層控制系統(tǒng)。采用這樣的集成運動控制卡，簡化整個控制系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和控制精度。

系統(tǒng)組成

　　主要有Adt-TP104控制器，輔助接線端子，基于DOS開發(fā)的噴涂機軟件控制系統(tǒng)組成。

　　控制器內(nèi)置Adt836運動控制卡，它是深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司研發(fā)，基于PC104總線的高性能六軸伺服/步進控制卡，位置可變環(huán)形，可在運動中隨時改變速度，具有直線，圓弧，連續(xù)差補等功能。速度控制可采用定速和直線/S曲線加減速，可做非對稱直線加減速，可自動/手動減速，在定量驅(qū)動時可防止速度曲線產(chǎn)生的三角波形。具有48路數(shù)字輸入，32路數(shù)字輸出。

　　控制器支持RS233通訊，可方便程序下載更新，數(shù)據(jù)備份。

　　系統(tǒng)組成框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)組成框圖

工作原理

　　針對圖1的框圖說明其工作原理，由運動控制器發(fā)出脈沖指令給伺服或步進控制單元，驅(qū)動電機動作。最大的輸出脈沖頻率為4MHz。在驅(qū)動過程中，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(qū)動過程中，系統(tǒng)檢測到硬件限位信號，則立即停止驅(qū)動，從而保證機械系統(tǒng)的安全性。進行噴涂操作時，通過控制器向外部發(fā)出一個輸出信號，從而控制噴槍的開關(guān)。

　　至于發(fā)多少個脈沖，以及運動過程中需要檢測信號，控制哪個輸出操作，都可以通過軟件來方便實現(xiàn)。836控制卡的脈沖輸出是共陽極、“脈沖+方向”或“脈沖+脈沖”的接線方式。 圖2-4示出連接方式。

軟件設計

　　軟件系統(tǒng)采用教導式編程方式，用戶只要將機械對應的軸移動到所要的位置，控制系統(tǒng)會自動記憶此處的坐標，對于一個待加工的工件，教導時可以根據(jù)工件的形狀來確定加工的軌跡，簡單舉例如圖5所示：

圖5加工路線

　　如果要按照圖5所示，A－B－C－D－E的路線加工，則教導數(shù)據(jù)時首先將運動軸運動到A處，然后記下此處的坐標，接著移動軸到B處，記下此處的坐標，那么系統(tǒng)就會根據(jù)兩點成線的法則自動形成一條從A到B的線段，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，有的地方要求油漆少，就可以快速運動。可調(diào)的速度保證了噴涂的效果同時也保證機械在運動時不會有太大的振動。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

　　那么教導數(shù)據(jù)時只要記下圓弧開始點的A坐標，任意中間點的B坐標，圓弧結(jié)束點的C坐標，則系統(tǒng)根據(jù)三點成圓弧的規(guī)則，自動會形成一個圓弧的軌跡。至于是順時針圓弧或者逆時針，系統(tǒng)會根據(jù)使用者教導數(shù)據(jù)的順序自動進行判定。

　　至于噴涂時的軌跡不一定要做標準的直線段，也可以是如圖7所示的直線軌跡。

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

　　以上是對于教導的軌跡作以簡單的說明分析，實際加工時可能有氣缸之類的操作，有時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），同時在哪個點處開噴槍，哪個點處關(guān)噴槍，這些都要在教導數(shù)據(jù)時完成。教導數(shù)據(jù)采用的表格式編程，類似與Excel表格，在對應的“輸入”和“輸出”類輸入您要檢測或執(zhí)行輸出操作的端口號，系統(tǒng)會在加工運行時自動檢測輸入信號，有輸出操作的便執(zhí)行相應的輸出操作。

　　當然實際噴涂時由于本身噴槍的霧化和扇形功能，噴涂時形成一個大的霧化面，所以有時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(shù)據(jù)。

坐標說明

　　系統(tǒng)采用機械原點作為系統(tǒng)的參考坐標系，對于六軸的系統(tǒng)，每個軸都要有個原點信號。那么在教導數(shù)據(jù)時首先要回原點。回原點時系統(tǒng)檢測到原點信號后，坐標系對應各軸的坐標計為0，以后各軸的運動坐標都參考這個坐標系。

　　為更有效的編輯教導數(shù)據(jù)，在軟件設計時采用了教導＋指令的編程模式，用戶可以教導幾行數(shù)據(jù)，利用跳轉(zhuǎn)，循環(huán)指令就可以完成多次的往復噴涂操作，也采用了類Windows的復制粘貼功能，可將一整塊數(shù)據(jù)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現(xiàn)加工數(shù)據(jù)的教導工作。

結(jié)語

　　本文介紹了基于Adt836運動控制卡的Adt-TP104控制器在噴涂系統(tǒng)中的設計，這種控制器的體積小，響應速度快、操作簡單，可視化的人機界面操作起來非常方便，目前已在涂裝行業(yè)占有一席之地，隨著技術(shù)的不斷提升進步，將會在涂裝行業(yè)的到越來越廣泛的應用。