SAICut 激光切割系統(tǒng)是深圳市千里智能控制科技有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已大量用于藍(lán)寶石玻璃切割、全面屏切割、SMT激光鋼網(wǎng)切割/微孔、陶瓷切割/打孔、手機(jī)膜切割精密加工等激光切割機(jī)上，對于精度、軌跡可達(dá)微米級，必須得用全閉環(huán)控制。本文就來講講在這個系統(tǒng)中的如何調(diào)試運(yùn)動控制器和直線電機(jī)驅(qū)動器。

激光切割系統(tǒng)的構(gòu)成

SAICut激光切割系統(tǒng)主要由X/Y/Z三軸組成，切割機(jī)主要配置清單如表1所示。

表1SAICut激光切割系統(tǒng)構(gòu)成

控制器-驅(qū)動器接線

在給機(jī)臺供電之前，請電氣工程師確認(rèn)所有的接線正確，無短路情況，重點(diǎn)檢查控制器與驅(qū)動器之間接線，定義如表2所示。

表2控制器與驅(qū)動器接線表

準(zhǔn)備控制器調(diào)試軟件MccEnv

確認(rèn)以上無誤后，給運(yùn)驅(qū)動器、動控制器上電，連接控制器與調(diào)試工控機(jī)的網(wǎng)線，步驟如下：

1、設(shè)置調(diào)試工控機(jī)的IP地址為：192.6.6.20（控制器的IP默認(rèn)為192.6.6.6，所以在192.6.6.X網(wǎng)段內(nèi)除了6以外的也可），子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0；

2、將MccEnv軟件安裝包復(fù)制到工控機(jī)上，安裝MccEnv；

3、打開MccEnv調(diào)試終端，下載以前備份的cfg文件，如圖6所示。

請參考《MccEnv軟件使用手冊》，如有備份好參數(shù)直接下載，則請?zhí)^參數(shù)設(shè)置。

如無備份好參數(shù)，則可以手動命令條內(nèi)設(shè)置以下關(guān)于電機(jī)基本參數(shù)（根據(jù)實(shí)際使用情況設(shè)定）：可以用電機(jī)-電機(jī)設(shè)置界面來設(shè)置，也可以手動輸入命令設(shè)置。如圖7所示。

圖6安裝控制器調(diào)試軟件MccEnv

圖7電機(jī)設(shè)置界面

設(shè)置高創(chuàng)驅(qū)動器

設(shè)置X/Y驅(qū)動器控制模式為：模擬電流模式-3；

根據(jù)電機(jī)最大峰值電流來設(shè)置對應(yīng)電壓電流比例，如峰值電流為18A，則CurrentScaling<=最大峰值電流/控制器給出最大電壓=18/10=1.8。

其余反饋等均由供應(yīng)商設(shè)置好，無需修改。

設(shè)置好后，點(diǎn)擊Config，再點(diǎn)擊Save即可。

圖8設(shè)置高創(chuàng)驅(qū)動器

將限位、電機(jī)運(yùn)動、編碼器計(jì)數(shù)方向調(diào)至一致

圖9確認(rèn)限位、電機(jī)運(yùn)動、編碼器計(jì)數(shù)方向一致

確認(rèn)每個軸的限位信號（圖10）

用擋片擋住光電開關(guān)，正確的信號，則對應(yīng)的正負(fù)限位標(biāo)志會變紅；如果不擋住就是紅色的，擋住后是灰色的，則改變ix26值即可正常，如i126、i226為0，則設(shè)置i126=1，i226=1，sav（保存）。

如果擋與不擋都無變化，請檢查信號線，確認(rèn)光電開關(guān)是PNP或者NPN，相應(yīng)的控制器限位COM腳接24V或者0V。

圖10確認(rèn)每個軸的限位信號

2、確認(rèn)編碼器信號及方向（圖11）

圖11確認(rèn)編碼器信號及方向

手動推每個軸，確認(rèn)編碼器的數(shù)字的正負(fù)，先將編碼器值置為0

命令為：#1hmz，#2hmz，#3hmz……

如往正限位推，編碼器值為正，值在不斷的增大；

如往負(fù)限位推，編碼器值為負(fù)，值在不斷的減小；

如果數(shù)值方向相反，則改i70x0值，即可變編碼器計(jì)數(shù)方向；

如，1#、#2軸，i7010、i7020為0，則改為i7010=1、i7020=1。

3、確認(rèn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向（圖12）

圖12確認(rèn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向

方向正確是：則在命令窗口給定正電壓，電機(jī)往正限位方向移動；

則在命令窗口給定負(fù)電壓，電機(jī)往負(fù)限位方向移動；

注意：先給0.2V小電壓，不動后，則慢慢的加，否則有飛車的危險(xiǎn)！

如：#1o0.3，#2o0.5，即給1#軸0.3V電壓，給2#軸0.5V電壓，電機(jī)往正限位移動；

#1o-0.3，#2o-0.5，即給1#軸-0.3V電壓，給2#軸-0.5V電壓，電機(jī)往負(fù)限位移動；

以上確認(rèn)ok，則在方向確認(rèn)完畢，即可進(jìn)行下一步調(diào)試。

模擬量全閉環(huán)控制的PID調(diào)機(jī)

打開MCCENV，作圖-Plot作圖（圖13），首先要設(shè)置合適的PID參數(shù)，讓它能Jog移動起來，才能下一步調(diào)機(jī)曲線。

圖13打開MCCENV作圖

P（ix30），D(ix31)是最優(yōu)，最簡控制(藍(lán)色的先調(diào)整)，其它參數(shù)完全清0（紅色部分設(shè)置為0），先調(diào)整后P，D和速度前饋參數(shù)（注：同時(shí)保證ix32和D相等，電流模式下），最后調(diào)整I（ix33）；

圖14PID參數(shù)設(shè)置

P先從小不斷增加，同時(shí)保證D等于10*P，直到機(jī)器出現(xiàn)”吱吱”聲音，然后再把P下調(diào)20%，再調(diào)整D；

不斷增加D(同時(shí)保證ix32和D相等)，直到機(jī)器出現(xiàn)震蕩，然后再把D值，下調(diào)20%；

慢慢增加I值，I值不宜過大，適合為止；

一般情況P，I是一個數(shù)量級，D要大于P的10倍。

圖15PID調(diào)試界面

圖16PID調(diào)試界面

如果曲線偏差很大，調(diào)整PID參數(shù)，重復(fù)一鍵測試，直到達(dá)到要求為止。

PID基本知識

比例控制(P)：控制器的輸出與輸入偏差值成比例關(guān)系。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，以減少偏差。其特點(diǎn)包括：

1、過程簡單快速，比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差；

2、比例作用過大，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，造成不穩(wěn)定；

3、有余差存在。

圖17比例控制(P)圖

積分調(diào)節(jié)(I)：消除系統(tǒng)余差，提高無差度。只要有余差存在，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，特點(diǎn)是：

1、調(diào)節(jié)器的輸出不僅取決于偏差的大小，而且更主要的是取決于偏差存在的時(shí)間；

2、積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)；

3、與比例調(diào)節(jié)相比，積分調(diào)節(jié)使調(diào)節(jié)過程緩慢，波動加大，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。

圖18積分調(diào)節(jié)(I)圖

微分（D）控制：控制器的輸出與輸入誤差信號的微分成正比關(guān)系（即與偏差的變化速度成正比），特點(diǎn)有：

消除系統(tǒng)滯后；

超前調(diào)節(jié)；

易引起系統(tǒng)振蕩。

比例、積分、微分PID調(diào)節(jié)小結(jié)

1、比例調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差大小”來動作，輸出與輸入偏差的大小成比例，調(diào)節(jié)及時(shí)、有力，但有余差；比例度越小，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)會引起振蕩；

2、積分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差是否存在”來動作，輸出與偏差對時(shí)間的積分成比例，其實(shí)質(zhì)是消除余差。積分使最大動偏差增大，延長了調(diào)節(jié)時(shí)間；積分時(shí)間越小，積分作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)易引起振蕩；

3、微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動作，輸出與偏差變化的速度成比例，有超前調(diào)節(jié)作用，對滯后大的系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果好。可減少調(diào)節(jié)過程的動偏差，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間；微分時(shí)間越大，作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)易引起振蕩；

4、程序編號：222為控制器內(nèi)的一個5mm圓的程序，G代碼如下：

openprog222

G01x0y0

gatgat

G02x0y0i-5j0

endgat

close