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时间:2020-04-21
《PCB高速数控钻床独立运动控制器的研究与设计-论文.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、●《工业控制计算机}2014年第27卷第7期PCB高速数控钻床独立运动控制器的研究与设计PCBHighSpeedCNCDrillingMachineIndependentMotionController王立志费凌黄雷熊超有(西华大学机械工程与自动化学院,四川成都610039)摘要分析了国内外PCB高速数控钻床运动控制系统特点和技术现状,结合PCB钻孔实际加工要求,提出一种性能先进、稳定可靠的独立运动控制器。‘关键词:印刷电路板,数控钻床,独立.运动控制器AbstractThispaperanalyzescharacteristicsandtechn
2、ologystatusofmotioncontrolsystemsforhighspeedPCBNCdrillingmachinehomeandabroad.CmbinedwiththeactualprocessingrequirementsofPCBdrilling,itproposesanadvancedper-formance,stableandreliableindependentmotion.Keywords:PCB.NCDrillingMachine,independentmotioncontrollerPCB高速数控钻床是PCB生产加
3、工过程中的关键设备,分组成:CPU、人机界面、通讯接口、存储器、驱动系统以及I/O其性能直接影响到整个PCB生产的效率和质量。目前国内系统。PCB高速数控钻床与国外先进产品在关键技术上还存在一定CPU:运动控制器的核心,运行所有控制程序,负责路径规的差距,速度和精度都难以满足现有加工需求。研究高性能专用划和伺服算法的实现;运动控制系统对提升钻床性能具有十分重要的现实意义。人机界面:用于设置控制器工作参数,实时显示系统的工作1独立运动控制器功能设计状态;1.1PCB高速数控钻床运动控制技术现状通讯接口:包括两个串口和一个网口,通过网口与上位机通目前国
4、内外主流PCB高速数控钻床运动控制系统主要采讯,串口与PLC通讯;用的是开放式的数控系统,具体的做法是运动控制卡通过PCI存储器:存储加工文件、工作参数以及系统运行时的各种中插槽与工业PC(上位机)相连,两者共同构成运动控制系统,其间数据;特点是硬件组成简单、技术成熟、开发周期短、性价比高、可以充驱动系统:按照要求产生驱动信号,控制工作台、主轴快速分利用PC机的丰富软硬件资源。但在复杂工业现场使用环境定位下钻;中,这种系统具有很多缺陷:一是上位机内置于机床,给机械设l/O系统:具备多路输入输出接口。计带来困难,在作业现场,易受震动、粉尘等因素影响,
5、造成性能2硬件设计不稳定;二是运动控制卡与上位机共用电源,易产生电源耦合,2.1CPU选型影响模拟控制输出的运动轴控制精度,系统运行时二者之间要PCB高速数控钻床运动实质是超短距大惯量快速点定位,进行大量的实时数据传输,PCI总线方式难以满足要求,且插槽特点是运动行程短、定位频繁、精度高,故对CPU的运算能力和连接易产生接触不良,造成控制系统不稳定;三是系统功能的实处理速度要求较高。现要高度依赖上位机,主要程序、算法及软件都在上位机运行,结合PCB高速数控钻床的运动特点,控制器CPU采用目上位机的负担过重,运行效率不高,易出现故障。前比较流行的DS
6、P+FPGA结构,DSP具有强大的运算处理能1_2总体设计力,FPGA具有非常好的时序控制功能,DSP+FPGA的方式可为了克服现有运动控制系统的不足,部分PCB钻床厂家考以充分满足高速实时性控制要求。DSP主要进行算法的运算,虑强化运动控制卡功能,提出一种能够完全独立控制PCB高速即速度规划及PID运算;FPGA主要进行时序的控制、协调各模数控钻床的运动控制系统。块的运行、控制驱动模块产生伺服驱动信号。结合传统运动控制器的优缺点,设计出一种专用于PCB高对于DSP,选用Tl的32位浮点DSPTM$320F28335,速钻孔的独立运动控制器,当使用
7、独立运动控制器时,钻床现场TMS320F28335具有15OMHz的高速处理能力,具备32位浮不需要上位机,只需在控制器上设计与上位机进行数据传输的点处理单元,对于FPGA选用CYCLONEIV(4代)的EP4CE30通讯接口。上位机主要负责远程监控以及加工文件的生成和传输,控制器在接收到加工文件后独立运行控制程序,完成控制算O96V法,实现对钻床的所有运动控制,由于机床现场没有上位机,控制器要配备人机界面,在工作现场能设置参数和显示系统主CPU要运行状况。根据功能要求,设计系统框图如图1所示。GND系统主要由6部图1系统框图图2高速脉冲输出差分转
8、换原理图
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