關(guān)鍵詞：DMC300A運(yùn)動(dòng)控制器 步進(jìn)電機(jī) 繞線(xiàn)機(jī) 直線(xiàn)插補(bǔ) 科瑞特自動(dòng)化;

1. 引言

　　二十一世紀(jì)以來(lái)屠尊，各類(lèi)科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展;在我國(guó)國(guó)內(nèi)，神五耕拷、神六已成功升空讼昆，但自動(dòng)化設(shè)備的普及與技術(shù)更新卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域骚烧，半自動(dòng)化浸赫、手工勞作等需要大量人工的現(xiàn)象仍普遍存在。在本人所在的珠三角地區(qū)為例赃绊，雖然屬于國(guó)內(nèi)工業(yè)化既峡、自動(dòng)化最發(fā)達(dá)的地區(qū)，但是幾乎所有的工業(yè)區(qū)仍是以大量的手工操作工為主要生產(chǎn)力的工廠(chǎng)構(gòu)成;在招工越來(lái)越難招碧查、工人最低工資不斷提高的現(xiàn)實(shí)情況下运敢，通過(guò)對(duì)原有生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)，以提高設(shè)備的自動(dòng)化水平舅尸、提高設(shè)備的生產(chǎn)效率斯身、提高產(chǎn)品的合格率，已成為刻不容緩的企業(yè)生存的必然選擇得鸳。

　　科瑞特自動(dòng)化DMC系列運(yùn)動(dòng)控制器是專(zhuān)門(mén)針對(duì)涉及定長(zhǎng)遍考、定位、圖形曲線(xiàn)加工的生產(chǎn)扳引、測(cè)試等自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)型高端通用運(yùn)動(dòng)控制器橡宪，功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單蛙府，可完全替代“PLC+文本顯示”慷尸，并替代市場(chǎng)上已有的步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用型非專(zhuān)業(yè)控制系統(tǒng)。

　　經(jīng)對(duì)東莞某照明產(chǎn)品廠(chǎng)鎢絲高速繞線(xiàn)設(shè)備的控制實(shí)踐树聪，無(wú)論生產(chǎn)效率瘤嗜、產(chǎn)品合格率、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定型各方面均取得了良好的效果猖驹，相比原有設(shè)備性能有了質(zhì)的飛越翠节，現(xiàn)已批量使用，并極具推廣價(jià)值积仗。

2. DMC300A運(yùn)動(dòng)控制器簡(jiǎn)介

　　DMC300A控制器采用高性能“DSP+FPGA”主控疆拘，系統(tǒng)資源豐富蜕猫、功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單：

　　l 32M存儲(chǔ)空間：支持768個(gè)程序哎迄、768個(gè)參數(shù)組回右，每個(gè)參數(shù)組包括4096個(gè)參數(shù)，程序和參數(shù)組可任意對(duì)應(yīng)漱挚，即理論上支持768×768個(gè)產(chǎn)品規(guī)格;

　　l 完全的三軸數(shù)控系統(tǒng)：支持任意兩軸直線(xiàn)翔烁、圓弧插補(bǔ)，每軸帶兩個(gè)硬件限位點(diǎn);

　　l IO接口充足：16個(gè)輸入旨涝、8個(gè)輸出蹬屹，邏輯關(guān)系在程序中確定，功能可完全自定義;

　　l 高速高性能：支持每軸200KHz脈沖頻率白华，標(biāo)準(zhǔn)的梯形加速曲線(xiàn);

　　l 人機(jī)交互便捷：內(nèi)嵌鍵盤(pán)模塊慨默、128×64點(diǎn)陣液晶顯示，提供顯示指令弧腥，用戶(hù)可靈活控制顯示;

　　l 高性能內(nèi)核模塊：系統(tǒng)提供一套完整的指令系統(tǒng)锥酌，支持用戶(hù)進(jìn)行便捷的二次編程，對(duì)于非標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)婚咱，完全優(yōu)越于G代碼編程;

　　l 編程方便：可在PC機(jī)編程下載用戶(hù)程序连载，或在鍵盤(pán)上直接編程;

3. 原設(shè)備控制系統(tǒng)分析

　　該繞線(xiàn)機(jī)設(shè)備原配備了產(chǎn)自臺(tái)灣的控制系統(tǒng)，主要針對(duì)照明產(chǎn)品的鎢絲高速繞線(xiàn)挣徽∫旖控制系統(tǒng)構(gòu)成包括：專(zhuān)用數(shù)控控制器、交流電機(jī)冻找、200線(xiàn)編碼器柏困、86系列步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器各一套;

　　控制原理：交流電機(jī)帶動(dòng)繞線(xiàn)旋轉(zhuǎn)衩羹，并將旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)至200線(xiàn)編碼器帜蘑，編碼器脈沖信號(hào)接入控制器，通過(guò)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)弧劳，將編碼器脈沖數(shù)字過(guò)濾接入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器珍垦，完成步進(jìn)電機(jī)對(duì)排線(xiàn)的控制。

　　現(xiàn)實(shí)情況：該系統(tǒng)針對(duì)連續(xù)一致型鎢絲繞線(xiàn)需求壁挖，雖然效率較低图呢，但基本可以滿(mǎn)足要求;但對(duì)當(dāng)前越來(lái)越多的分段間隔繞線(xiàn)需求，繞線(xiàn)速率最大不超過(guò)500轉(zhuǎn)/分骗随，并且繞制產(chǎn)品不良率過(guò)高蛤织，合格率僅有87%左右，極大地增加了后續(xù)加工的壓力鸿染，總體效率極低指蚜，致使該廠(chǎng)由于此問(wèn)題乞巧，有定單也不敢接;提升設(shè)備性能迫在眉睫!

　　技術(shù)分析：由于原系統(tǒng)控制構(gòu)架的天生缺陷，出現(xiàn)這種現(xiàn)象在所難免：?jiǎn)栴}主要出在排線(xiàn)電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）速度太低;步進(jìn)電機(jī)是一種剛性的執(zhí)行機(jī)構(gòu)摊鸡，驅(qū)動(dòng)電路一般采用開(kāi)環(huán)控制绽媒，因此步進(jìn)電機(jī)只能以較低速啟動(dòng)，并經(jīng)加速逐步達(dá)到較高的運(yùn)行速度免猾，否之是辕，步進(jìn)電機(jī)將出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象，進(jìn)而失去控制;

　　原系統(tǒng)對(duì)排線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制是通過(guò)被動(dòng)地對(duì)接收到的編碼器脈沖進(jìn)行數(shù)字濾波猎提，該編碼脈沖在設(shè)備運(yùn)行時(shí)由于繞線(xiàn)電機(jī)的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)获三，脈沖頻率固定;因此對(duì)于連續(xù)一致型繞線(xiàn)，雖然啟動(dòng)時(shí)繞制了不合格品锨苏，但由于交流電機(jī)亦由低速啟動(dòng)堵沈，對(duì)于排線(xiàn)電機(jī)來(lái)講，自然得到了一個(gè)加速過(guò)程据篇，雖加速不太理想便晶，但畢竟能達(dá)到一個(gè)較高的速度，因此在此中情況下担泥，系統(tǒng)勉強(qiáng)可行;但對(duì)分段間隔繞線(xiàn)润跟，無(wú)論硬件或是軟件都很難通過(guò)對(duì)一固定頻率脈沖的數(shù)字濾波達(dá)到滿(mǎn)足步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行特性的脈沖信號(hào)，并且還要滿(mǎn)足設(shè)定的間隔繞制參數(shù)谨斥。因此鸡魁，要“質(zhì)的提高”優(yōu)化設(shè)備性能，必須優(yōu)化系統(tǒng)控制框架蛾沪。

4. 應(yīng)用DMC300A的系統(tǒng)分析

　　對(duì)于繞線(xiàn)系統(tǒng)紫声，尤其是間隔繞線(xiàn)需求，最優(yōu)的方案就是利用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行直線(xiàn)插補(bǔ)拗炎，但這是以控制系統(tǒng)的高速高精度為前提的京甫。

　　對(duì)于DMC300A系統(tǒng)，高速李根、高精度都不成問(wèn)題槽奕。DMC300A系統(tǒng)在直線(xiàn)插補(bǔ)的情況下，可以控制步進(jìn)電機(jī)在500毫秒左右的時(shí)間加速至3000轉(zhuǎn)/分鐘房轿。

　　去掉交流電機(jī)和編碼器粤攒，改為兩軸步進(jìn)系統(tǒng)，通過(guò)直線(xiàn)插補(bǔ)完成繞線(xiàn)過(guò)程囱持。

　　對(duì)于連續(xù)一致型繞線(xiàn)夯接，只需設(shè)置一段直線(xiàn)插補(bǔ);對(duì)于分段間隔繞線(xiàn)，有多少則設(shè)幾段直線(xiàn)插補(bǔ);實(shí)際應(yīng)用為一段緊密繞線(xiàn)（CAP，對(duì)繞制圈數(shù)盔几、長(zhǎng)度有要求）吼蚁，一段跳躍（GAP，要求繞制圈數(shù)越少越好问欠，長(zhǎng)度有要求）;利用DMC300A的高精準(zhǔn)直線(xiàn)插補(bǔ)性能肝匆，實(shí)現(xiàn)均勻排線(xiàn)。

　　參數(shù)輸入接口設(shè)置為：操作者設(shè)置繞線(xiàn)速度（轉(zhuǎn)/分）顺献、GAP速度（轉(zhuǎn)/分）旗国、CAP長(zhǎng)度、CAP圈數(shù)灭西、GAP長(zhǎng)度蝉速、GAP圈數(shù);

　　顯示功能：運(yùn)行中顯示當(dāng)前CAP長(zhǎng)度、圈數(shù)弹爱，GAP長(zhǎng)度牍侧、圈數(shù);

　　啟停控制：“Run”接地有效時(shí)運(yùn)行程序扬骑，“IN0”接地有效時(shí)啟動(dòng)加工座叙、“Stop”接地有效時(shí)停止加工過(guò)程;

　　報(bào)警檢測(cè)：“IN1”對(duì)斷線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)判斷，如果發(fā)生斷線(xiàn)涎舞，系統(tǒng)停止工作;

5. 電機(jī)控制功能的實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)際系統(tǒng)中契叔，將繞線(xiàn)軸定義為X軸，排線(xiàn)軸定義為Y軸;排線(xiàn)軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用32細(xì)分栗怪，即控制器發(fā)6400個(gè)脈沖麸应，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，排線(xiàn)30mm;繞線(xiàn)軸步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器采用8細(xì)分娘瞻，即控制器發(fā)1600個(gè)脈沖损侄，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，即繞線(xiàn)一圈;

　　繞線(xiàn)速度的設(shè)定：僅需在直線(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)指令插入速度指令即可;但是需要在程序中將速度設(shè)定值轉(zhuǎn)換為脈沖頻率設(shè)置值：（速度為S0010 單位：轉(zhuǎn)/分鐘）

　　MOVM M10, S10

　　MUL M10, 1600

　　DIV M10, 60

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算叶雹，M10中數(shù)值即為脈沖頻率值;

　　同理财饥，GAP速度的設(shè)定：

　　MOVM M10, S11

　　MUL M10, 1600

　　DIV M10, 60

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，M10中數(shù)值即為脈沖頻率值;

　　直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)浑娜，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)距離由GAP/CAP段佑力、兩個(gè)電機(jī)總的運(yùn)動(dòng)圈數(shù)式散、根據(jù)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)計(jì)算決定;（GAP 段：GAP圈數(shù)S0012筋遭，GAP長(zhǎng)度 S0001 ）

　　MOVM M20, S12

　　MUL M20, 1600

　　MOVM M21, S1

　　MUL M21, 6400

　　DIV M21, 30

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，指令“LINID 3, M20, M21”即可實(shí)現(xiàn)GAP段運(yùn)動(dòng);

　　同理暴拄，CAP段： CAP圈數(shù)S0013漓滔，CAP長(zhǎng)度 S0002 計(jì)算如下：

　　MOVM M22, S13

　　MUL M22, 1600

　　MOVM M23, S2

　　MUL M23, 6400

　　DIV M23, 30

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，指令“LINID 3, M22, M23”即可實(shí)現(xiàn)CAP段運(yùn)動(dòng);

6. 參數(shù)設(shè)置的實(shí)現(xiàn)

　　產(chǎn)品規(guī)格相關(guān)的參數(shù)為：繞線(xiàn)速度、GAP速度响驴、CAP圈數(shù)透且、CAP距離、GAP圈數(shù)豁鲤、GAP距離秽誊，共6個(gè)參數(shù)。DMC300A最多支持768×4個(gè)參數(shù)可以以可視參數(shù)的方式進(jìn)行設(shè)置跟斜。即DMC300A控制器待機(jī)狀態(tài)下低案，按‘參數(shù)鍵’出現(xiàn)如下圖所示界面（翻頁(yè)顯示另一個(gè)）：

　　左邊文字為由Windows系統(tǒng)自帶的畫(huà)圖工具繪制的圖片，下載至控制器;右邊為四個(gè)S寄存器數(shù)值輸入?yún)^(qū)绪论，分別對(duì)應(yīng)的S寄存器序號(hào)可以在圖片下載時(shí)指定辕憋。

　　圖片一四個(gè)S寄存器分別指定為：S0010、S0011卷俱、S0012寒焚、S0001;

　　圖片二四個(gè)S寄存器分別指定為：S0013、S0002百郊、S0004鞭玩、S0004

　　（下載圖片時(shí)對(duì)S寄存器序號(hào)指定的方法請(qǐng)參考《DMC控制器說(shuō)明書(shū)》）捉为。

7. 狀態(tài)信息顯示的實(shí)現(xiàn)

　　應(yīng)用DMC300A控制器實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)顯示信息較為簡(jiǎn)單：將所要顯示的文字羽抒、圖片信息繪制為128×64點(diǎn)陣大小的圖片，下載至控制器偶凝，在控制器編程時(shí)使用顯示指令蝶锋，在適當(dāng)?shù)牡胤讲迦爰纯伞?/font>