摘 要：叙述了多轴伺服控制器OEM6450的硬软件特征，并成功地用于数控植毛机控制系统的设计与实现。经厂方几年使用，控制系统动态响应快、控制精度高、运行可靠。
关键词：Compumotor；伺服控制器；植毛机；定位
Application of Compumotor Servo Controller in NC Planting-Fibre Machine
TONG Zhi—Boo
（Zhejiang Wardi University，Ningbo Zhejiang 315040，China）
Abstract：This paper describes the hardware and software in the multi—servo controller OEM 6450，It is that succeeded by design an d realization for N C Planting-Fibre Machine on control system．It is proved that the scheme is quick dynamic、actually feasible and operation reliablein plant application for years．
Key words：compumotor；servo controller；plan ting-fibre machine；position
引言
在刷品制造业中。生产一个木头毛刷制品一般先对木头进行切削成型、表面打磨、油漆烘干、定位钻孔、植毛（也称插毛）及其飞毛（毛柬整形）等一系列工作。钻孔与植毛是整个生产中最关键工序。许多产品的插毛面呈现曲面形状。要求在五维坐标上精确定位。采用四轴伺服控制器0EM 6450 [1]，利用原系统的智能驱动器ZETA6104[2]和人机界面RP240一NEMA4[3]．能实现植毛机械进行伺服控制。
1 Compumotor伺服控制器
MC68HC000OEM6450是基于16位微处理器和DSP芯片的四轴伺服控制器。它具有专用的定位＼驱动的接口。可编程通信接口。终端和零位输入，高速脉冲输入。增量编码输入接口、可编程输入＼输出，模拟输入等强大功能。
图1给出了主控0EM6450与智能驱动器ZETA6104的主从结构及它与人机界面、智能驱动器、负载的连接示意图。下面对数控植毛机所涉及的主要技术特征进行简述。
（1）两种语言编程：Compumotor工控使用自己特有6000[4]系列命令语言，属于文本结构； 可编程控制器s7—200[5]采用STEP7MiroWIN梯形图语言。
（2）伺服控制算法：定位／驱动轴的运行曲线按PIV&F控制算法响应．即使用比例反馈SGP、积分反馈SGI、速度反馈SGV、速度前馈SGVF和加速前馈SGAF等指令．以满足定位／驱动动静态性能的要求。图2给制专业教学和PLC技术应用开发。
（3）快速状态寄存器：8块八双字节的快速状态寄存器器（ R，Fste Status Registers）。包括了17种缺省的标准FSR信息。如轴给定速度、编码检查误差、轴状态、可编输入／输出状态等等。用户可通过指令对第三到八部分中的内容进行设置。用户通过RP240读取FSR。对控制对象状态进行实时监控。
（4）可编程输入＼输出：输入点动，暂停，启动，各轴单独控制．与PLC输入和输出。
（5）人机界面：RP240内含INTEL8051微处理器，但无程序存储器，其操作指令是通过RS232C与主机进行通信，输入操作和显示面板，修改控制程序，监控控制等。RP240常用指令有DCEAR （清除显示）、DPCUR（显示光标）、DWRITE （显示文件）、DREAD （读数据）、DREADF（读功能键状态）、DVAR（显示变量）、DJOG（进入点动模式）。
（6）智能伺服驱动器：ZETA6104属于定位与驱动器．它集通信、检测、控制及驱动为一体的电路。直接驱动步进电机或伺服电机，实现一维定位驱动。有多输出接口。如高速脉冲输入、终端和零位输入、增量编码信号输入、可编程输入＼输出等。电机电路输出方式有并联和串联。其输出电路设置驱动管桥臂互锁保护功能。供电电源110V工频交流。本系统为提高电机的响应速度和接线方便而采用串联。nextpage
2 植毛机的机械结构与控制要求
（1）机械结构：主要是植毛机头，送铜机构，送毛机构，毛孔定位系统。图3给出植毛机头示意图，图中1为针头组件，2为送铜部件，3为切刀，4为毛箱，5为送毛部件．6为毛刷产品，7为夹具， 8为丝杆传动机构9、10 ll、12为伺服电机。①针头组件，由针头与凸轮、电磁器离合器组成。三相变频电机通过电磁离合器将其动力传递给针头，从而针头将毛束与铜片一起植插（俗称植毛）在产品的孔中。电磁离合器制动时，针头停留在原始位；电磁离合器分离时。针头被电机驱动而上下运动；② 送铜机构，将铜片送到针头下方待切刀将其切断；③送毛机构。将毛箱中的毛束送到针头下方并与铜片被针头一起插入毛刷产品的预定孔中。针头与切刀的动力由交流变频电机提供，送铜机构与送毛机构由气动驱动来完成；④ 毛孔定位控制 通过四个伺服控制电机驱动工作台和具．实现针头在曲面坐标中正确定位。图4给出了针头在曲面产插孔的运动轨迹。针头应正对曲面上坐标点，并沿该点曲面法线打人，即毛束与铜片牢固地插入孔中．不偏孔、不打弯针头。
（2）控制要求：植毛机头在工作时处于高速运行状态．并要求各部件相互协调并紧密配合，及时修正机械积累误差以确保机器正常运行。根据植毛工艺过程，要求有手动（MAN）、预置（PRESET）、自动（AUTO）三种工作方式， 以完成产品首样仿真程序输入、自动运行程序、实时监控和控制。
手动方式：① 对各轴实现点动控制，各轴正反转，高低速行走，指令插入和删除等；②数据和用户程序转发；③ 四轴同时归零。预置方式：① 各轴单独准确定位；②各轴单独归零。
预置方式：① 各轴单独准确定位；②各轴单独归零。
自动方式：① 四轴联动步进插孔；②各轴对每完成一个插孔自行修整一次，中途各自伺服运行，主机在完成一个产品后对各轴重新修整。即统一归零。
其它：（D针头驱动控制以满足针头上下速度、冲击力、停顿及制动，并随产品要求进行设置或调节；②针头下降超位保护当针头下落超位时，超位开关动作。机器停止工作，以确保针头不打弯或产品断裂；③毛箱毛束存量检测；④各轴的终端限位检测和归零检测，增量编码信号输入均接在各轴的智能驱动器上：考虑到开关信号输入可靠性，图5给出各轴的归零检测、终端限位的接线。
3 系统的软件设计
系统软件功能包括：伺服控制算法；自动步进植毛：主从结构通信；RP240手动与预置、操作开关、PLC及其他开关控制等。除了PLC采用梯形控制语言外，其它用户程序均是建立在6000系列结构文本上，实现主从机通信、控制、监控及显示等。系统控制主要程序有产品首样输入仿真程序，各轴伺服控制程序，主控0EM6450与PLC的接口程序，自动步进植毛程序。
（1）产品首样输入仿真程序：用户利用INFNC指令对各轴进行单独点动（JOG）控制，并记录运行轨迹，以获得产品首样程序。如在点动功能中，INFCi－<a>J表示第i路输入信号控制a轴电机正向点动，INFCi一<a>K表示第i路输入信号控制a轴电机反向点动，INFCi－<a>L指令表示第i路输入信号来选择a轴电机的速度高低。
用户利用DJOGA或DJOGD指令（通过砒，240控制界面1同时调节各轴的加速度或减速度。
（2）0EM6450通信：0EM6450与RP240、各智能驱动器zETA6l0通过RS－232接口通信，使用El、WRITE、WRVAR、WRVARB、WRVARS等指令。
（3）主控0EM6450与PLC的接口程序：在60O0系列命令语言中，指令INPLC、OUⅡ‘LC专用于OEM6450系列控制器对PLC的I，O进行读写．为两钟不同实现指令交换。
（4）自动步进植毛程序：图6给出自动步进植毛程序流程，各轴按产品首样输入仿真程序进行坐标定位，等待PLC控制送铜、送毛及植毛，主控制器OEM6450协调联动各动作。
4 结束语
本控制系统自1999年投入运行以来，用户反映比原前几种的控制系统动态响应快，运行可靠、工效高，并且通信联网，对建立产品档案十分方便。6000系列语言接近于IEC标准语言，通用性好，编程简单。以往，Com．pumoter控制器用于高尖端领域，在民用应用较少，但是，随着国外技术壁垒降低，应用成本会不断降低，使用范围会更大。
