摘 要：敘述了多軸伺服控制器OEM6450的硬軟件特征，并成功地用于數(shù)控植毛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。經(jīng)廠方幾年使用，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、運(yùn)行可靠。 關(guān)鍵詞：Compumotor；伺服控制器；植毛機(jī)；定位 [b][align=center]Application of Compumotor Servo Controller in NC Planting-Fibre Machine TONG Zhi—Boo[/align][/b]（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 0 引言 在刷品制造業(yè)中。生產(chǎn)一個(gè)木頭毛刷制品一般先對木頭進(jìn)行切削成型、表面打磨、油漆烘干、定位鉆孔、植毛（也稱插毛）及其飛毛（毛柬整形）等一系列工作。鉆孔與植毛是整個(gè)生產(chǎn)中最關(guān)鍵工序。許多產(chǎn)品的插毛面呈現(xiàn)曲面形狀。要求在五維坐標(biāo)上精確定位。采用四軸伺服控制器0EM 6450 [1]，利用原系統(tǒng)的智能驅(qū)動(dòng)器ZETA6104[2]和人機(jī)界面RP240一NEMA4[3]．能實(shí)現(xiàn)植毛機(jī)械進(jìn)行伺服控制。 1 Compumotor伺服控制器 MC68HC000OEM6450是基于16位微處理器和DSP芯片的四軸伺服控制器。它具有專用的定位＼驅(qū)動(dòng)的接口。可編程通信接口。終端和零位輸入，高速脈沖輸入。增量編碼輸入接口、可編程輸入＼輸出，模擬輸入等強(qiáng)大功能。 圖1給出了主控0EM6450與智能驅(qū)動(dòng)器ZETA6104的主從結(jié)構(gòu)及它與人機(jī)界面、智能驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載的連接示意圖。下面對數(shù)控植毛機(jī)所涉及的主要技術(shù)特征進(jìn)行簡述。 （1）兩種語言編程：Compumotor工控使用自己特有6OOO[4]系列命令語言，屬于文本結(jié)構(gòu)； 可編程控制器s7—200[5]采用STEP7MiroWIN梯形圖語言。 （2）伺服控制算法：定位／驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)行曲線按PIV&F控制算法響應(yīng)．即使用比例反饋SGP、積分反饋SGI、速度反饋SGV、速度前饋SGVF和加速前饋SGAF等指令．以滿足定位／驅(qū)動(dòng)動(dòng)靜態(tài)性能的要求。圖2給制專業(yè)教學(xué)和PLC技術(shù)應(yīng)用開發(fā)。 （3）快速狀態(tài)寄存器：8塊八雙字節(jié)的快速狀態(tài)寄存器器（ R，F(xiàn)ste Status Registers）。包括了17種缺省的標(biāo)準(zhǔn)FSR信息。如軸給定速度、編碼檢查誤差、軸狀態(tài)、可編輸入／輸出狀態(tài)等等。用戶可通過指令對第三到八部分中的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。用戶通過RP240讀取FSR。對控制對象狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 （4）可編程輸入＼輸出：輸入點(diǎn)動(dòng)，暫停，啟動(dòng)，各軸單獨(dú)控制．與PLC輸入和輸出。 （5）人機(jī)界面：RP240內(nèi)含INTEL8051微處理器，但無程序存儲器，其操作指令是通過RS232C與主機(jī)進(jìn)行通信，輸入操作和顯示面板，修改控制程序，監(jiān)控控制等。RP240常用指令有DCEAR （清除顯示）、DPCUR（顯示光標(biāo)）、DWRITE （顯示文件）、DREAD （讀數(shù)據(jù)）、DREADF（讀功能鍵狀態(tài)）、DVAR（顯示變量）、DJOG（進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)模式）。 （6）智能伺服驅(qū)動(dòng)器：ZETA6104屬于定位與驅(qū)動(dòng)器．它集通信、檢測、控制及驅(qū)動(dòng)為一體的電路。直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)一維定位驅(qū)動(dòng)。有多輸出接口。如高速脈沖輸入、終端和零位輸入、增量編碼信號輸入、可編程輸入＼輸出等。電機(jī)電路輸出方式有并聯(lián)和串聯(lián)。其輸出電路設(shè)置驅(qū)動(dòng)管橋臂互鎖保護(hù)功能。供電電源110V工頻交流。本系統(tǒng)為提高電機(jī)的響應(yīng)速度和接線方便而采用串聯(lián)。 2 植毛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制要求 （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)：主要是植毛機(jī)頭，送銅機(jī)構(gòu)，送毛機(jī)構(gòu)，毛孔定位系統(tǒng)。圖3給出植毛機(jī)頭示意圖，圖中1為針頭組件，2為送銅部件，3為切刀，4為毛箱，5為送毛部件．6為毛刷產(chǎn)品，7為夾具， 8為絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9、10 ll、12為伺服電機(jī)。①針頭組件，由針頭與凸輪、電磁器離合器組成。三相變頻電機(jī)通過電磁離合器將其動(dòng)力傳遞給針頭，從而針頭將毛束與銅片一起植插（俗稱植毛）在產(chǎn)品的孔中。電磁離合器制動(dòng)時(shí)，針頭停留在原始位；電磁離合器分離時(shí)。針頭被電機(jī)驅(qū)動(dòng)而上下運(yùn)動(dòng)；② 送銅機(jī)構(gòu)，將銅片送到針頭下方待切刀將其切斷；③送毛機(jī)構(gòu)。將毛箱中的毛束送到針頭下方并與銅片被針頭一起插入毛刷產(chǎn)品的預(yù)定孔中。針頭與切刀的動(dòng)力由交流變頻電機(jī)提供，送銅機(jī)構(gòu)與送毛機(jī)構(gòu)由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)來完成；④ 毛孔定位控制 通過四個(gè)伺服控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺和具．實(shí)現(xiàn)針頭在曲面坐標(biāo)中正確定位。圖4給出了針頭在曲面產(chǎn)插孔的運(yùn)動(dòng)軌跡。針頭應(yīng)正對曲面上坐標(biāo)點(diǎn)，并沿該點(diǎn)曲面法線打人，即毛束與銅片牢固地插入孔中．不偏孔、不打彎針頭。 （2）控制要求：植毛機(jī)頭在工作時(shí)處于高速運(yùn)行狀態(tài)．并要求各部件相互協(xié)調(diào)并緊密配合，及時(shí)修正機(jī)械積累誤差以確保機(jī)器正常運(yùn)行。根據(jù)植毛工藝過程，要求有手動(dòng)（MAN）、預(yù)置（PRESET）、自動(dòng)（AUTO）三種工作方式， 以完成產(chǎn)品首樣仿真程序輸入、自動(dòng)運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。 手動(dòng)方式：① 對各軸實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，各軸正反轉(zhuǎn)，高低速行走，指令插入和刪除等；②數(shù)據(jù)和用戶程序轉(zhuǎn)發(fā)；③ 四軸同時(shí)歸零。預(yù)置方式：① 各軸單獨(dú)準(zhǔn)確定位；②各軸單獨(dú)歸零。 預(yù)置方式：① 各軸單獨(dú)準(zhǔn)確定位；②各軸單獨(dú)歸零。 自動(dòng)方式：① 四軸聯(lián)動(dòng)步進(jìn)插孔；②各軸對每完成一個(gè)插孔自行修整一次，中途各自伺服運(yùn)行，主機(jī)在完成一個(gè)產(chǎn)品后對各軸重新修整。即統(tǒng)一歸零。 其它：（D針頭驅(qū)動(dòng)控制以滿足針頭上下速度、沖擊力、停頓及制動(dòng)，并隨產(chǎn)品要求進(jìn)行設(shè)置或調(diào)節(jié)；②針頭下降超位保護(hù)當(dāng)針頭下落超位時(shí)，超位開關(guān)動(dòng)作。機(jī)器停止工作，以確保針頭不打彎或產(chǎn)品斷裂；③毛箱毛束存量檢測；④各軸的終端限位檢測和歸零檢測，增量編碼信號輸入均接在各軸的智能驅(qū)動(dòng)器上：考慮到開關(guān)信號輸入可靠性，圖5給出各軸的歸零檢測、終端限位的接線。 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件功能包括：伺服控制算法； 自動(dòng)步進(jìn)植毛：主從結(jié)構(gòu)通信；RP240手動(dòng)與預(yù)置、操作開關(guān)、PLC及其他開關(guān)控制等。除了PLC采用梯形控制語言外，其它用戶程序均是建立在6000系列結(jié)構(gòu)文本上，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)通信、控制、監(jiān)控及顯示等。系統(tǒng)控制主要程序有產(chǎn)品首樣輸入仿真程序，各軸伺服控制程序，主控0EM6450與PLC的接口程序，自動(dòng)步進(jìn)植毛程序。 （1）產(chǎn)品首樣輸入仿真程序：用戶利用INFNC指令對各軸進(jìn)行單獨(dú)點(diǎn)動(dòng)（JOG）控制，并記錄運(yùn)行軌跡，以獲得產(chǎn)品首樣程序。如在點(diǎn)動(dòng)功能中，INFCi一J表示第i路輸入信號控制a軸電機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)，INFCi一K表示第i路輸入信號控制a軸電機(jī)反向點(diǎn)動(dòng)，INFCi一L指令表示第i路輸入信號來選擇a軸電機(jī)的速度高低。 用戶利用DJOGA或DJOGD指令（通過砒，240控制界面1同時(shí)調(diào)節(jié)各軸的加速度或減速度。 （2）0EM6450通信：0EM6450與RP240、各智能驅(qū)動(dòng)器zETA6l0通過RS一232接口通信，使用El、WRITE、WRVAR、WRVARB、WRVARS等指令。 （3）主控0EM6450與PLC的接口程序：在60O0系列命令語言中，指令I(lǐng)NPLC、OUⅡ‘LC專用于OEM6450系列控制器對PLC的I，O進(jìn)行讀寫． 為兩鐘不同實(shí)現(xiàn)指令交換。 （4）自動(dòng)步進(jìn)植毛程序：圖6給出自動(dòng)步進(jìn)植毛程序流程，各軸按產(chǎn)品首樣輸入仿真程序進(jìn)行坐標(biāo)定位，等待PLC控制送銅、送毛及植毛，主控制器OEM6450協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)各動(dòng)作。 4 結(jié)束語 本控制系統(tǒng)自1999年投入運(yùn)行以來，用戶反映比原前幾種的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，運(yùn)行可靠、工效高，并且通信聯(lián)網(wǎng)，對建立產(chǎn)品檔案十分方便。6000系列語言接近于IEC標(biāo)準(zhǔn)語言，通用性好，編程簡單。以往，Com．pumoter控制器用于高尖端領(lǐng)域，在民用應(yīng)用較少，但是，隨著國外技術(shù)壁壘降低，應(yīng)用成本會不斷降低，使用范圍會更大。 參考文獻(xiàn)： 【1】（美）Parker Hannifin Corporation．Compumoter 0EM6450 Indexer User Guide，1996． 【2】（美）Parker Hannifin Corporation．Compumo～r ZETA6104 Indexer／ Drive Installation Guide，1995． 【3】（美）Parker Hannifin Corporation．Compumoter Model RP240 User Guid～l996． 【4】（美）Parker Hannifin Corporation．Compumoter 60oSeries Software Reference Guide，1995． 【5】車延?xùn)|，等．AT6450在數(shù)恐切管機(jī)中的應(yīng)用叨．電氣自動(dòng)化2oo2，1．