摘要：本文介紹了以歐姆龍NJ控制為核心的點(diǎn)膠機控制系統，通過(guò)實(shí)際測試，滿(mǎn)足了客戶(hù)關(guān)于系統快速性和穩定性等方面的要求，使得設備的性能得到進(jìn)一步提升。

   關(guān)鍵詞：歐姆龍 NJ控制器 點(diǎn)膠機 坐標數據處理

   1引言

   點(diǎn)膠機是PCB板上需要貼片的位置預先點(diǎn)上一種特殊的膠來(lái)固定貼片元件的自動(dòng)化機器，主要用于產(chǎn)品工藝中的膠水、油漆以及其他液體精確點(diǎn)、注、涂、點(diǎn)滴到每個(gè)產(chǎn)品精確位置，可以用來(lái)實(shí)現打點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)、圓型或弧型。
隨著(zhù)手機、液晶電視的發(fā)展，液晶需求量迅猛提高，點(diǎn)膠機等相關(guān)制造設備的性能需要進(jìn)一步提升，來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

   2設備工藝

 液晶加工工藝復雜，需要多道工序，本設備是對玻璃基板進(jìn)行涂覆加工。 在本設備中，控制5跟伺服軸，其中X和Y軸進(jìn)行插補，其余軸進(jìn)行單動(dòng)動(dòng)作，設備圖片如圖1所示。
 
               
                                       圖1 設備圖片

    當設備開(kāi)始工作時(shí)，各軸從全原點(diǎn)進(jìn)入到指定的初始位置，當工件進(jìn)入后進(jìn)行視覺(jué)對位，根據視覺(jué)檢測，旋轉θ軸來(lái)調整工件位置，同時(shí)，X軸和Y軸進(jìn)行插補，執行點(diǎn)膠曲線(xiàn)繪制軌跡，涂膠完畢后，工件送出。

    在本項目中，設備的控制軸數為5根，需要圓弧插補和直線(xiàn)插補功能，要求系統速度快且穩定，并且希望使用網(wǎng)絡(luò )型伺服，以使接線(xiàn)簡(jiǎn)單，便于維護。根據客戶(hù)的這些要求，歐姆龍提出了一個(gè)基于NJ控制器的解決方案。

    3系統硬件解決方案

    根據設備要求，本系統選用歐姆龍NS系列觸摸屏、NJ系列控制器和G5系列伺服，硬件系統結構圖如圖2所示。NS 系列觸摸屏是OMRON的多功能、高性能的觸摸屏，具有兼容性強、簡(jiǎn)單繪圖等特點(diǎn)。NJ系列SYSMAC機器控制器是歐姆龍最新推出的運動(dòng)、邏輯、視覺(jué)控制三合一的新一代PLC，可實(shí)現4至64軸的運動(dòng)控制， 內置EtherNet/IP與EtherCAT主站，最多可支持192節點(diǎn)的EtherCAT從站(含軸)，可實(shí)現直線(xiàn)、圓弧等的插補動(dòng)作功能。G5系列伺服電機/驅動(dòng)器內置超高速EtherCAT通信，可通過(guò)全閉環(huán)控制實(shí)現高精度定位，低剛性的機械也能抑制加減速時(shí)的晃動(dòng)，正好滿(mǎn)足客戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )通信以及穩定性的要求。系統主要配置列表見(jiàn)表1。
 
                  
                               圖2 硬件系統結構圖

   表1 系統主要配置列表
 
                 

   本方案優(yōu)點(diǎn)眾多，采用NJ系列控制器，可實(shí)現運動(dòng)控制功能塊+ST編程，邏輯和數據處理方式靈活，運動(dòng)控制調用功能塊，數據在一個(gè)CPU中處理，實(shí)時(shí)性強，編程簡(jiǎn)單。在網(wǎng)絡(luò )方面，NJ的運算周期和EtherCAT的通信周期完全同步，實(shí)現從站間同步1μs　分布式時(shí)鐘功能，根據分支單元，可以采用總線(xiàn)型拓撲和星型拓撲，組網(wǎng)方便，維護簡(jiǎn)單。

   4控制系統難點(diǎn)分析與解決

   4.1坐標數據處理

   在觸摸屏上設置圖形參數，將曲線(xiàn)分為直線(xiàn)插補和圓弧插補，根據設置的參數計算每一段的坐標數據。由于產(chǎn)品型號多，每個(gè)產(chǎn)品的數據量比較大，所以使用NJ的兩個(gè)功能來(lái)簡(jiǎn)化編程工作： 

   （1）使用NJ中支持的數據類(lèi)型：結構體（見(jiàn)圖3）

   結構體的定義

   含義：不同類(lèi)型數據的集合。

   功能：用于描述一個(gè)“概念”。  

   將整個(gè)產(chǎn)品的數據定義成結構體，存儲每一段曲線(xiàn)的數據，其中坐標數據使用數組。 這樣的數據結構適用于不同型號的產(chǎn)品。
 
                
                              圖3 NJ控制器結構體數據類(lèi)型

   （2）使用ST語(yǔ)言處理數據（見(jiàn)圖4）

   做數據運算時(shí)，使用ST語(yǔ)言比使用梯形圖效率提高8倍，并且可讀性更高。
 
                  
                               圖4 ST語(yǔ)言處理數據程序

    4.2直線(xiàn)軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡

   由于在整個(gè)運動(dòng)中不斷的進(jìn)行運動(dòng)指令的改變，所以運行中速度的變化比較大。在SysmacStudio中監視速度曲線(xiàn)，見(jiàn)圖5，從途中可以看出，兩個(gè)插補的交接位置，短時(shí)間內速度波動(dòng)很大。
 
                   
                            圖5 速度曲線(xiàn)監視

    解決這一問(wèn)題，可以在程序中使用“BufferMode”，選擇 “_mcBlendingHigh”方式，程序如圖6所示。采用這一方式之后，可以從SysmacStudio中監視軸的速度曲線(xiàn)（見(jiàn)圖7）看出，曲線(xiàn)過(guò)渡平滑。
 
                  
                          圖6 直線(xiàn)軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡程序
    
                    
                  圖7 直線(xiàn)軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡監視曲線(xiàn)

       5結束語(yǔ)

      在本項目中，很好地解決了坐標數據處理以及直線(xiàn)軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡的問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)際的測試，滿(mǎn)足了客戶(hù)對于系統快速性和穩定性等方面的要求。