基于臺達20PM的點膠機數控系統

1 引言

　　點膠機是專門對液體體進行控制，將液體點滴、涂覆、灌封于產品表面或產品內部的自動化機器。點膠機主要用于產品工藝中的膠水、油以及其他液體的粘接、灌注、涂層、密封、

　　填充、點滴、線形/弧形/圓形涂膠等。自動點膠機在工業制造中越來越得到廣泛的應用，小到手機、鏡頭、IC封裝、LCD、LED、筆記本電腦、數碼相機、SCP、BGA、二極管、三極管、精密機械等；大到飛機、汽車、機械制造等，都需要精密的點膠設備支持。點膠還是SMT（表面貼裝技術）PCB印制電路板制基本工藝流程。SMT流程由點膠-貼裝（固化）-回流焊接-清洗-檢測等工藝環節組成。其中，點膠工藝作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的貼裝和焊接做準備，位于SMT生產線的最前端。

　　2 點膠機運動控制

　　2.1 點膠工藝

　　流體點膠廣泛應用于批量生產中，產品的質量是由生產過程決定的，而不是僅依靠質量檢查部門來保證。因而，生產過程中人式控制操作的環節越少，造成的生產不一致性越少，返式和退貨率越低。點膠機及其配件的配套體系能控制點膠過程均一穩定和較高的一致性。使用高品質的點膠系統可以避免因為操作式技術水平參差不齊和生產中的換班對產品質量和產能造成的影響。點膠技術能保證流體點膠量的均一穩定，從而保證了最終產品質量的可靠一致性。

　　2.2 點膠控制

　　（1）直觀方便的圖形操作界面。點膠過程中速度和軌跡可以調整。編輯和教導式錄入軌跡參數，操作簡單方便。采用教導踩點的方式產生加工文件，可進行單步調試。單步或自動加工方式。采用配方格式保存加工文件，方便通過計算機修改。可保存多組點膠工藝。

　�。�2）點膠精度高，軌跡均勻, 出膠穩定，效率高。多維自由度空間軌跡運動。采用軟件插補，可實現快速直線、圓弧插補及各類復雜軌跡運動�？稍谌我恻c設置進槍、退槍、開槍、關槍等操作。

　　3  20PM運動控制PLC解決方案

　　3.1 運動控制PLC簡介

　　臺達DVP-20PM00D是一款具有運動控制專用功能的可編程控制器。DVP-20PM00D的最大特點是PLC主機直接提供電子凸輪功能，或者說DVP-20PM00D是內置電子凸輪功能的PLC,所以有些場所直接稱呼DVP-20PM00D為臺達20PM運動控制器。

　　20PM具有2路500KHz的輸入與輸出，在電子凸輪功能中定義X軸為從軸，編碼器輸入軸為主軸，當定義好CAM Table后，從軸依據定義的曲線跟隨主軸運動。采用高速雙CPU結構形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等，點膠機數控系統正是利用了20PM運動控制器的電子凸輪功能很好的解決了復雜高精度點膠軌跡實現問題。20PM的主要特點：

　�。�1）20PM適用于高速、高精度、高復雜的運動控制場合；

　　（2）多段速執行及中斷定位；

　�。�3）64K 大容量, 內置Flash存儲體；

　�。�5）兩組差分脈沖輸出，最高脈沖輸出達500KHz；

　�。�6）兩組手搖輪控制；

　�。�7）內置電子凸輪功能，輕松實現繞線、飛剪、追剪等應用；

　�。�8）支持PLC順序邏輯控制及NC控制(G 碼與M碼)。

　　3.2 運動控制解決方案

　　全自動數控點膠機基于臺達20PM00D運動控制型PLC、DOP-B07S200觸摸屏、01PU-H2驅動器、步進電機等實現3軸控制功能，配置如表1所示。0PM00D控制兩軸構成X/Y坐標系統，采用G碼完成直線或圓弧插補完成軌跡運動，定位點膠位置，另外01PU控制一軸Z軸為獨立運動，控制點膠槍，實現了設備的點動、原點回歸、半自動及自動運行，并且通過配方功能實現了軌跡形狀任意。用戶可以在人機界面上設定點膠做動作,外部有一個急停按鈕。

　　步進電機的驅動力和步進驅動器的細分度、接受脈沖的方式。步進電機啟動器的細分度能提高精度。20PM是差動脈沖輸出，所以對應的步進驅動器也要選擇差動脈沖輸入的型號。我們選擇步進啟動器細分度為200，步進電機40000個脈沖1轉達到要求的精度。需要了解步進電機轉1圈皮帶直線前進多少距離，還有皮帶運動的正反方向。導軌上需要安裝左、右極限開關和原點回歸的近點信號開關，這些信號對應的要接到20PM和01PU相應的端子。然后做最小步進試驗，發出10個脈沖檢測到2條（0.002毫米）的動作，這就是最小誤差，經過實際運行，點膠運動完全符合精度要求。

　　表1 數控點膠機設備配置

產品	數量	類型
20PM00D	1	PLC
DVP01PU-H2	1	PLC特殊模塊
DOP-B07S200	1	HMI
步進電機	3	步進電機
步進電機驅動器200細分差動輸入	2	步進點驅動器
步進電機驅動器2細分差動輸入	1	步進電機（Z軸）
導軌、皮帶	3套
皮帶及齒輪	3套
光電限位開關	9個	開關
移動平臺	1個	平板
固定膠水的固件	1個
開關按鈕	1個	按鈕
機架	1套
24VDC開關電源	1個	電源

　　4  數控系統編程

　　20PM有專門的編程軟件PMSoft 1.03。啟動時通過新建一個程序實現的。

　　4.1 初始化

　　上電初期啟動正方向脈沖初始化X/Y/Z軸的基本參數，如圖1圖、2所示。

　　圖1 運動方向初始化

　　圖2 工作模式初始化

　　01PU是特殊模塊需要用FORM/TO指令對其操作。需要注意的是FROM/TO指令比較占用掃描時間不要使用太多，一次就把需要的賦值的參數設置好，而且不要使用一直賦值指令。參考20PM編程手冊和特殊模塊編程手冊，需要設置的基本參數有：

　　（1）發送脈沖的方式：脈沖加方向20PM 的X軸賦值K16給D1816,Y軸賦值K16給D189601PU 用TO指令賦值K16到CR#5；

　�。�2）原點回歸速度；

　�。�3）寸動速度：可以小些；

　　（4）X/Y/Z軸工作模式：左右極限停止模式；

　�。�5）減速度、加速度設定可以根據實際設定。

　　4.2 坐標定義

　　根據需要可以做上電自動原點回歸動作，回歸后坐標置0，如圖3所示。

　　      圖3坐標定義

　　4.3 HMI 控制及顯示X/Y/Z軸寸動程序

　　如圖4所示，M5/M6控制X軸正向/反向寸動，M7/M8控制Y軸正向/反向寸動，M13/M14控制Z軸正向/反向寸動。

　　如圖5所示，HMI只需要做6個置位按鈕對應M5、M6、M7、M8、M13、M14，再做6個數字顯示對應的現在位置寄存器就可以實現在HMI上控制顯示X/Y/Z軸坐標位置。再做一個按鈕把X/Y/Z軸的現在位置賦值給特定的寄存器，就可以用這些寄存器作為運動控制的位置坐標，實現對運動的自由編輯。

　　圖4 寸動控制

　　圖5  HMI變量鏈接

4.4 運動控制啟動程序

　　首先向D1868中賦值H8003選中運動子程序0X3，然后啟動運動子程序。觸發條件可以用外部開關信號觸發，如圖6所示。

圖6 運動控制系統啟動

　　4.5 運動子程序編寫

　　 編程樹形圖如下所示：

　　子程序主要完成G碼運動控制。要靈活運用Z0變址寄存器來實現，我們把運動數據放在D2000開始的寄存器里如圖7所示。

　　圖7 G碼運動數據

　　我們這里用到的G碼有G01直線運動、G02順時針圓弧插補運動控制、G03逆時針圓弧插補運動控制�？梢钥吹轿覀冃枰狦碼選擇2個字、X坐標2個字、Y軸坐標2個字、半徑2個字、速度2個字，備用2個字。相當于1條運動指令我們需要12個字。所以我們只需要執行一條運動指令后Z0加12，在把新的數據賦值到D3500-D3508里面就可以了。讓程序在子程序里循環檢測，檢測到D2000Z0為1的時候調用G01、為2時調用G02、3時調用G03、4時用FROM/TO指令完成對01PU的運動控制，直到檢測到G碼D2000Z0為0跳出子程序，如圖8所示。

　圖8碼運動控制

　　4.6 人機界面HMI程序

　　主要包括對D2000以后的寄存器賦值和顯示的功能，這里可以用配方配合。還有在HMI上點動設置好X/Y/Z的坐標下載到D2000以后的寄存器里�？梢栽诟鶕�需要在做個當Z軸到指定坐標后Y0輸出，讓膠水動作。

　　用臺達Screen Editor 2.00.05里選擇-工具-32配方-新建1個100×6的配方，在上面的地址欄填數據的起始地址1@    D2000，然后里面填好需要的數據。做個新界面做一些數據顯示的框地址從RCP0開始對應D2000，用RCPNO和RCPG選擇組數和配方數。用控制區第5個字的第2位和第3位控制配方的上傳、下載，如圖下所示：

　　5  結束語

　　使用20PM能很好的實現點膠機的功能。編輯和踩點式錄入軌跡參數、速度可以自由設定，界面操作簡單方便。經過測試我們畫出的圓達到半徑1.5毫米不會走形，完全滿足用戶要求。整個設備的精度還和機械設備有關系，比如：如果用伺服電機代替步進電機、絲桿代替皮帶的話，可能在高速點膠過程中精度更穩定。實踐證明20PM在運動控制中穩定可靠，本案例可以應用到相關機械設備。