歐姆龍NJ控制器在點膠機上的應用

1、引言
點膠機是PCB板上需要貼片的位置預先點上一種特殊的膠來固定貼片元件的自動化機器，主要用于產品工藝中的膠水、油漆以及其他液體精確點、注、涂、點滴到每個產品精確位置，可以用來實現打點、畫線、圓型或弧型。
隨著手機、液晶電視的發展，液晶需求量迅猛提高，點膠機等相關制造設備的性能需要進一步提升，來滿足市場的需求。

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行涂覆加工。 在本設備中，控制5跟伺服軸，其中X和Y軸進行插補，其余軸進行單動動作，設備圖片如圖1所示。

圖1 設備圖片

當設備開始工作時，各軸從全原點進入到指定的初始位置，當工件進入后進行視覺對位，根據視覺檢測，旋轉θ軸來調整工件位置，同時，X軸和Y軸進行插補，執行點膠曲線繪制軌跡，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插補功能，要求系統速度快且穩定，并且希望使用網絡型伺服，以使接線簡單，便于維護。根據客戶的這些要求，歐姆龍提出了一個基于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、簡單繪圖等特點。NJ系列SYSMAC機器控制器是歐姆龍最新推出的運動、邏輯、視覺控制三合一的新一代PLC，可實現4至64軸的運動控制，內置EtherNet/IP與EtherCAT主站，最多可支持192節點的EtherCAT從站(含軸)，可實現直線、圓弧等的插補動作功能。G5系列伺服電機/驅動器內置超高速EtherCAT通信，可通過全閉環控制實現高精度定位，低剛性的機械也能抑制加減速時的晃動，正好滿足客戶對網絡通信以及穩定性的要求。系統主要配置列表見表1。

圖2 硬件系統結構圖

表1 系統主要配置列表

本方案優點眾多，采用NJ系列控制器，可實現運動控制功能塊+ST編程，邏輯和數據處理方式靈活，運動控制調用功能塊，數據在一個CPU中處理，實時性強，編程簡單。在網絡方面，NJ的運算周期和EtherCAT的通信周期完全同步，實現從站間同步1μs　分布式時鐘功能，根據分支單元，可以采用總線型拓撲和星型拓撲，組網方便，維護簡單。

4、控制系統難點分析與解決
4.1、坐標數據處理
在觸摸屏上設置圖形參數，將曲線分為直線插補和圓弧插補，根據設置的參數計算每一段的坐標數據。由于產品型號多，每個產品的數據量比較大，所以使用NJ的兩個功能來簡化編程工作：
（1）使用NJ中支持的數據類型：結構體（見圖3）
結構體的定義
含義：不同類型數據的集合。
功能：用于描述一個"概念"。
將整個產品的數據定義成結構體，存儲每一段曲線的數據，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品。

圖3 NJ控制器結構體數據類型

（2）使用ST語言處理數據（見圖4）
做數據運算時，使用ST語言比使用梯形圖效率提高8倍，并且可讀性更高。

圖4 ST語言處理數據程序

4.2、直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡
由于在整個運動中不斷的進行運動指令的改變，所以運行中速度的變化比較大。在SysmacStudio中監視速度曲線，見圖5，從途中可以看出，兩個插補的交接位置，短時間內速度波動很大。

圖5 速度曲線監視

解決這一問題，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（見圖7）看出，曲線過渡平滑。

圖6 直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡程序

圖7 直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡監視曲線

5、結束語
在本項目中，很好地解決了坐標數據處理以及直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡的問題，并通過實際的測試，滿足了客戶對于系統快速性和穩定性等方面的要求。

如有任何疑問與建議可以熱線4000769550反饋謝謝

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