基于運動控制卡的噴涂機控制系統設計
深圳市眾為興數控技術有限公司
摘 要：
本文介紹了采用DOS操作系統的噴涂機控制系統的實現方案，該系統使用Adt-TP104運動控制器，該控制器采用了工業級的586主板，配以Adt836運動控制卡，采用10.4寸的液晶顯示屏，可進行觸摸操作，加工運行過程中可以實時顯示加工信息，以及故障提示信息等。
關鍵詞：Adt836運動控制卡 Adt-TP104控制器 噴涂機控制系統
引 言：
近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，面向工業自動化控制的數控系統的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一門新興技術，它的發展使機械化和自動化有機的結合在一起。
針對目前涂裝行業的特殊需求，以前以人工噴涂為主的生產模式逐漸轉化為自動噴涂。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，為了完成數字化控制，研制和開發了基于工業計算機和運動控制卡Adt836的底層控制系統。采用這樣的集成運動控制卡，簡化整個控制系統的硬件電路結構，提高系統的可靠性和控制精度。
一、系統組成
主要有Adt-TP104控制器，輔助接線端子，基于DOS開發的噴涂機軟件控制系統組成。
控制器內置Adt836運動控制卡，它是深圳市眾為興數控技術有限公司研發，基于PC104總線的高性能六軸伺服/步進控制卡，位置可變環形，可在運動中隨時改變速度，具有直線，圓弧，連續差補等功能。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，在定量驅動時可防止速度曲線產生的三角波形。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。
系統組成框圖如下圖1所示：
二、工作原理：
針對上圖圖1的框圖說明其工作原理，由運動控制器發出脈沖指令給伺服或步進控制單元，驅動電機動作。最大的輸出脈沖頻率為4MHZ。在驅動過程中，如果檢測到外部的停止信號則控制器立即發出停止脈沖輸出的操作。如果在驅動過程中，系統檢測到硬件限位信號，則立即停止驅動，從而保證機械系統的安全性。進行噴涂操作時，通過控制器向外部發出一個輸出信號，從而控制噴槍的開關。
至于發多少個脈沖，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。
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。
三、軟件設計
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軟件系統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，教導時可以根據工件的形狀來確定加工的軌跡，簡單舉例如下：
如果要按照上圖A－B－C－D－E的路線加工，則教導數據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，那么系統就會根據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，如下圖3所示:
那么教導數據時只要記下圓弧開始點的A坐標，任意中間點的B坐標，圓弧結束點的C坐標，則系統根據三點成圓弧的規則，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，系統會根據使用者教導數據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
這樣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，我們教導數據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，哪個點處關噴槍，這些都要在教導數據時完成。教導數據采用的表格式編程，類似與Excel表格，在對應的“輸入”和“輸出”類輸入您要檢測或執行輸出操作的端口號，系統會在加工運行時自動檢測輸入信號，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據。
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坐標系說明，系統采用機械原點作為系統的參考坐標系，對于六軸的系統，每個軸都要有個原點信號。那么在教導數據時首先要回原點。回原點時系統檢測到原點信號后，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。
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為更有效的編輯教導數據，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據，利用跳轉，循環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現加工數據的教導工作。 三、結束語
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，目前已在涂裝行業占有一席之地，隨著技術的不斷提升進步，將會在涂裝行業的到越來越廣泛的應用。
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