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，数控系统控制理论、特点和伺服调试及相关参数的讲解等。

关键词：点胶机  数控系统  伺服  

1 引言

本文所述的电子整机生产点胶机在手机等手持移动类电子产品生产工艺中用于按键点胶、电池封装、线圈点胶、PCB板绑定封胶、IC封胶、喇叭外圈点胶、PDA封胶、LCD封胶、IC封装、IC粘接、机壳粘接等电子产品加工、光学器件加工、机械密封等应用。近年市场环境发生了巨大的变化，手机做为时尚的新产物飞速发展成为大众的热门需求。手机外形的美观程度及质量的好坏成为手机市场竞争的重要的因素。点胶机则是手机塑壳生产线的重要设备；手机塑壳生产线要达到最大的产量，必须要考虑生产线的效率。点胶机做为手机塑壳生产线中的重要设备，提高点胶机的生产效率具有十分重要的意义。一般意义的点胶机还是印制电路板PCB表面安装工艺SMT的基本生产设备，用途极为广泛。

2 系统分析与方案设计

2.1 技术需求

（1）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，然后再进行单步动作或自动运行。

（2）功能与特点：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；点胶准确、均匀；注胶量、点胶速度可任意调节；LED中文菜单显示；5.轻触式按键操作；控制简单、方便、直观。

2.2 方案设计

（1）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：系统的稳定性、抗干扰性等非常的差；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，导致在用户流畅、精准、正确地点胶等方面存在不足；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。

（2）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中达电通的数控系统的控制方案即：数控系统（PUTNC-H4-4）+ASDA伺服控制系统＋执行机构的控制方案。

3 系统架构设计

3.1 架构特点

图1 中达运动控制系统架构

中达电通数控的控制架构如图1所示。中达电通PUTNC-H4-4的主要功能与特点：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。高清晰LCD液晶显示，用户可以自行规划画面内容，亦可RS232连接更亲和的DELTA人机界面。全功能CNC键盘，配合PLC开发，可自定义按键功能，操作更灵活。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。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。最大提供2组D/A输出、A/D输入。提供标准的24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。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。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。更具有MACRO宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC编程功能更强大。程序存储容量 256K byte，NC程序组别高达1000组。提供RS232C标准接口，可连接个人电脑（PC）实现DNC 在线加工功能。

3.2 ASDA伺服控制理论

ASDA伺服采用的是先进强健式的伺服控制理论(PDFF)如图2所示。PDFF系统特点：

图2 强健式伺服控制(PDFF)系统

（1）在大范围负载惯量变化,系统依然保有优秀性能。

（2）对命令和干扰有不同的补偿控制。

（3）稳定性完全保证。

（4）阻尼刚性优良, 低速转动特性优良。

（5）超越量很小。

由于PDFF控制参数需由繁复数学计算而得, 使用者无法自行调整。解决的对策是依阻尼刚性的大小, 驱动器内含十组强健控制器, 供使用者选用。

4 电控系统实现

              

图3 电控柜2-1                    图4 电控柜2-2

4.1 系统I/O点的规划与连接

系统I/O点的规划与连接参见下表。

表   Ｉ／Ｏ点规划

INPUT

信号说明

OUPUT

信号说明

I00

EM-STOP

O00

X轴伺服ON

I01

程序暂停

O01

Y轴伺服ON

I02

程序启动

O02

Z轴伺服ON

I03

排胶

O03

A轴伺服ON

I04

回零

O04

点胶器开关

I05

X轴原点信号

 

 

I06

Y轴原点信号

 

 

I07

Z轴原点信号

 

 

I08

A轴原点信号

 

 

I09

X轴左限位

 

 

I10

X轴右限位

 

 

I11

Y轴前限位

 

 

I12

Y轴后限位

 

 

I13

Z轴前限位

 

 

I14

Z轴后限位

 

 

I15

A轴上限位

 

 

I16

A轴下限位

 

 

4.2 电控原理设计

数控系统基于台达运动控制集成技术平台：PUTNC-H4-4(1个)、输入板AB208(1个)、输出板AB209(1个)。伺服控制系统：ASD-A0121LA(3套)、ASD-A0221LA(1套)。系统架构如图5所示。

图5 系统电原理

4.3 台达伺服的调试

（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。

5 结束语

点胶机是一种具有广泛应用前景的手机塑壳生产线、PCB板生产线、SMT混装生产线等中的重要设备。中达数控点胶机可以减少生产线的生产周期时间。随着市场竞争的日趋激烈，该设备将会被越来越多的企业所应用，对企业的发展，发挥越来越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。