涂胶机运动控制系统的分析

涂胶机是用于给机柜、灯具、蓄电池、汽车等有密封要求的产品，按照密封轨迹涂密封胶的一种工业生产机床。标准涂胶机运动控制系统为三轴联动，通过直线插补与圆弧插补完成涂胶轨迹。本文主要对三维涂胶机的运动控制系统原理与结构进行分析。

运动控制系统是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机和传感器反馈检测装置和被控对象等几部分组成。
一、涂胶机运动控制器运动控制器根据结构不同的可分为：基于计算机标准总线的运动控制器； Soft型开放式运动控制器；嵌入式结构的运动控制器。 Soft型开放式运动控制器运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部IO之间的标准化通用接口。用户在Windows平台和其他操作系统的支持下，利用开放的运动控制内核，开发所需的控制功能，构成各种类型的运动控制系统。 嵌入式结构的运动控制器是把计算机嵌入到运动控制器中的一种产品，它能够独立运行。运动控制器与计算机之间的通信依然是靠计算机总线，实质上是基于总线结构的运动控制器的一种变种。

三维涂胶机运动控制器为基于总线的运动控制器。用计算机硬件和操作系统，结合运动控制应用程序来实现的，具有高速的数据处理能力。总线形式上为104总线、RS232接口和USB接口。运动控制器采用DSP芯片作为CPU，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部IO之间的标准化通用接口功能。控制器支持功能强大的运动控制软件库、C语言运动函数库、Windows DLL动态链接库等，根据工艺需求，在WINDOWS等平台下开发应用软件，组成涂胶机运动控制控制系统。

二、涂胶机运动控制方式

运动控制形式有点位运动控制、连续轨迹运动控制、同步运动控制。
点位运动控制即仅对终点位置有要求，与运动的中间过程即运动轨迹无关。
同步运动控制是指多个轴之间的运动协调控制，可以是多个轴在运动全程中进行同步，也可以是在运动过程中的局部有速度同步。

三维涂胶机控制方式为连续轨迹运动控制，又称为轮廓控制，主要对胶头的运动轨迹进行控制。该控制方式要求系统在高速运动的情况下，既要保证系统加工的轮廓精度，还要保证胶头沿轮廓运动时的切向速度的恒定。对小线段加工时，有多段程序预处理功能。

三、涂胶机运动控制器硬件结构
涂胶机系统以基于“PC机+运动控制器”为核心，采用运动控制器、驱动器和交流伺服电动机构成一个开放式硬件结构。在该伺服控制系统中，控制器上专用CPU与PC机CPU构成主从式双CPU控制模式。PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作，例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送和外部信号IO的监控等。运动控制器配备内容丰富、功能强大的运动函数库，供用户使用完成电动机的运动规划。系统采取脉冲输出的位置控制方式，脉冲频率的大小控制电机的速度，信号的正负控制电机正反转，以实现三轴的位置控制。X轴、Y轴、Z轴原点、限位检测是通过接近开关来实现，原点检测开关作为每个轴的零点位置，限位检测开关确保每轴工作行程极限。这些状态信号送入运动控制卡状态寄存器后由CPU随时读出，达到对IO状态信号的检测。在硬件上，运动控制器上的光电隔离措施既隔离了外设对内部数字系统的干扰，有能有效防止过电压、过电流等外界突发事件对计算机系统的损坏，大大提高了系统的控制精度和可靠性。

四、涂胶机运动控制系统的软件结构
涂胶机运动控制器配备有运动函数库，函数库为单轴及多轴的步进或伺服控制提供了许多运动函数，如单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运动以及多轴同步运动等等。运动控制器组成的控制系统，采用VC语言开发友好的人机界面应用程序、方便的人机交互和管理。系统的程序结构模块如图所示，除了主体的运动控制程序外，还包括初始化、与PC实时数据交互、系统保护、状态监测等部分。

五、结语
综上所述，三维涂胶机运动控制系统采用基于总线的运动控制器，构建了合理的硬件结构和软件结构。通过连续轨迹控制方式，完成既定运动和高精度的伺服控制。实现涂胶机的高速高精度运转。

来源：知乎-大连华工创新