以工控機為核心，應用研華三軸運動控制卡PCL839，研制了一種簡單易行的涂膠機伺服控制系統，該系統在生產實踐中得到了檢驗，成本低，適應性好，取得了顯著的效果。 1 引言 本文根據基于組件技術的開放式數控系統的原理，結合某廠涂膠機床的數控改造項目，提出了一種簡易的基于多軸運動控制卡的伺服控制系統結構。該系統在工程實踐中被證明是切實可行的，達到了較好的生產效果。并且，該伺服控制系統結構對同類機床的數控改造具有一定的借鑒意義。 2 涂膠機的設計方案 2.1 涂膠機的加工對象及要求 涂膠機主要用于汽車車門防護塑層涂膠，在防護塑層的表面沿著二維線條圖形噴涂密封沾膠。在加工過程中，膠槍在防護塑層上勻速運動，膠從膠槍噴嘴中噴出，以膠帶的形式涂在工件表面的確定位置上，要求噴涂在工件上的膠帶具有均勻一致的截面形狀及尺寸。如圖1所示，圖中模板上的粗黑線即為要求涂上膠帶的區域。 由于汽車車門隨著汽車整體設計而變化，因此防護塑層的形狀也不是固定的，需要涂膠機具有能夠加工不同二維圖形的能力，以適應不同的生產需要。 2.2 涂膠機的設計方案 涂膠機床的工作臺平面圖如圖2所示。工作臺實際要求尺寸為工作臺面上1300mm（X）×1100 mm（Y）；最大工作速度6m/min；圖形精度0.01mm。涂膠用的膠槍安裝在Y軸上，由電機通過傳動機構驅動，使它在工作臺平面上走出二維圖形軌跡。供膠系統采用專用熱擠膠系統，可實現流量的連續穩定輸送，膠槍的啟閉由涂膠機控制系統自動控制。 涂膠機床傳動方式為伺服電機驅動絲杠傳動，并且在絲杠的非電機驅動端采用雙滑塊支撐的結構，如圖3所示，該結構可以增強傳動桿的剛性，減少傳動振動帶來的影響，使工作狀況趨于穩定，避免出現膠槍抖動的現象。另外，為了增強新涂膠機的市場適應能力，減少廠家的投人，擬增強控制系統的軟件功能，設計一個涂膠圖形代碼輸入接口，使其能夠方便的加工不同的涂膠圖形。 圖1 單涂膠圖形模板 3 伺服控制系統的組成 控制系統采用工控機結合研華的PCL839三軸高速運動控制卡組成，通過伺服電機驅動器和伺服電機對膠槍的位置進行半閉環控制。PCL839三軸控制卡可以同時對三根軸的運動進行獨立的控制，比較適合應用于與本項目類似的場合。系統的硬件結構配置原理如圖4所示。工控機采用通用PC，它作為高端用戶的操作介面和控制中心，主要負責控制信號、狀態信號的接收、處理和發布，并完成必要信息在人機接口上的顯示；PCL 839控制卡在系統中主要完成以下的功能： （1）利用它的16位數字輸入/輸出通道，將它作為伺服控制系統中工控機與系統其他部分之間的通訊橋：負責接收各個軸的狀態信號，送到工控機進行綜合處理；接收工控機發送過來的控制信號，并發送到各個指示燈以控制它們的明滅；選擇一些需要顯示的參量信息送至工控機，在人機界面上顯示，以在運動控制的過程中提供人機交互的必要信息； （2）接收工控機發送過來的控制信號，通過內部譯碼器將這些信號轉換成脈沖信號的頻率和個數分別發送至相應的伺服電機驅動器，從而驅動并控制X軸和Y軸的伺服電機的運轉。 伺服電機通過聯軸節帶動絲杠分別控制X軸和Y軸，在數控系統軟件的控制下實現聯動，使膠槍按照設定圖形軌跡涂膠。 控制系統軟件采用Visual Basic 6.0編程實現。系統軟件具有兩個層次，包括主模塊和硬件驅動、界面顯示、讀入涂膠圖形代碼、手動工作、自動工作、系統報警等模塊。第一個層次是硬件的驅動層，它包括硬件驅動模塊和硬件出錯報警等模塊。它主要針對系統中的硬件，以實際的硬件設備為對象，在系統啟動的時候，對驅動系統中的多軸運動控制卡設定伺服電機驅動器的初始狀態，并在硬件出錯的時候發出報警信號。這個層次所要達到的目的，就是使控制系統的硬件設備對于系統“上層”控制軟件來說是透明的，使伺服控制系統具有一定的開放性。第二個層次，也就是系統的上層控制軟件，它負責收集機床硬件系統的各種狀態信息，及PCL 839各個I/O口的狀態，并具體的實現機床X、Y軸的各種速度、位置控制，進而實現對膠槍的控制等，它主要包括主模塊和界面顯示、讀入圖形代碼、手動工作、自動工作等模塊。該層相對來說是一個具有一定通用性的層次，它只是發出各種功能控制指令，完成各種信息的綜合處理，而不管系統硬件是如何實現這些功能的。系統的硬件對它來說是透明的。 讀入涂膠圖形代碼模塊負責讀入數控代碼，并將其轉換成PCL839可以接受的數據形式送到該卡。用戶操作的時候，只需選擇相應的數控代碼文件，即可實現對不同涂膠圖形的加工，大大提高了新的涂膠機的生產適應能力。 涂膠機的工作方式有手動和自動兩種。手動方式包括點動，步進以及回零等，主要用于手動調整涂膠機膠槍位置。自動工作方式包括單側循環和負側循環兩種工作方式，是正常生產的時候采取的工作方式?？刂葡到y軟件自動工作方式下的程序流程如圖5所示。 圖2 工作臺平面示意圖 圖3 雙滑塊結構示意圖 圖4 伺服控制系統硬件配置原理圖 圖5 數控系統軟件涂膠加工工作流程圖 4 結論 利用基于運動控制卡的開放式數控系統控制原理，選取研華工控的PCL839三軸運動控制卡，采用工控機構建了一套簡易的自動涂膠機床伺服控制系統。該系統硬件結構簡單，成本低，實用性高，適應性好。投入實際生產近四個月以來，運行狀況良好，消除了以前舊式涂膠機的一些問題，運行期間沒有出現大的故障。原有的涂膠機涂膠工作時間為涂大片80s，涂小片45s。改造后的涂膠機每大片涂膠時間為54s，小片31s，加上工人放置塑料片件的時間，可以分別達到每60s和35s一片，工作效率分別提高了25％和22.2％，取得了顯著的效果，為該廠創造了較大的經濟效益，基本解決了困擾工廠許久的生產壓力，獲得了良好的效果。這種簡單而易于實現的伺服控制系統結構，對于其他類似的產品而言，也具有一定的借鑒意義。