一、復合地板貼面工藝流程
就傳動系統而言,貼面壓機包括卸板車、裝板車和皮帶三部分。工作過程如圖1所示,并請參考所附的Flash動畫。其工藝流程分為以下工作步驟:
1. 裝板車、卸板車以及皮帶均處于初始位置靜止不動。此時將基板和所貼面膜放到皮帶上。
2. 卸板車向左運動靠近裝板車,停止后抓住基板和面膜。
3. 裝板車和卸板車同時向右運動,確保卸板車運動速度高于裝板車速度,兩者之間的速度差通過皮帶的正向運動來補償。
4. 裝板車到達預定的位置極限,即反向向左運動。卸板車繼續向右運動。
5. 裝板車回到初始位置,卸板車到達預定的位置,此時放下所夾持的基板與面膜,進入下一個工序進行壓膜與印花。
二、傳動控制要求
整個過程中,卸板車與裝板車之間的速度差v1-v2必須通過皮帶的運動v3來補償,以確保基板/面膜與皮帶保持相對靜止,無拖滑現象。也就是說,基板與面膜向右的最終運動速度v2+v3必須與卸板車的運動速度v1相等。否則將造成面膜皺紋,導致貼面失敗。
同時,卸板車的最終定位精度(±1mm)對印花模具的使用壽命影響很大。
最后,對裝板車向右運動的極限位置精度也有一定的要求,同時要求該極限位置可調,以便適應不同尺寸規格板材的壓膜需求,或者避免卸板車對基板和面膜的懸臂夾持時間過長。
三、傳動控制系統實現方案
根據上述傳動系統要求,并結合丹佛斯運動控制系列產品的特點,我們選用VLT5000以及SyncPos選項卡來實現卸板車電機M1、裝板車電機M2、以及皮帶M3的控制。
卸板車電機M1:結合自身的編碼器反饋,采用SyncPos實現精確的定位控制。
裝板車電機M2:結合自身的編碼器反饋,采用SyncPos實現精確的定位控制。
皮帶M3:采用專用的差速模塊實現v1-v2的計算,輸出計算結果仿真編碼器信號的輸出形式,并作為控制M3的VLT5000的給定參考輸入,然后結合M3自身的編碼器反饋,實現M3的調速控制。
總線通信:采用RS485實現三套傳動系統與系統控制PLC的連接,由PLC來實現整個系統的控制。
差速模塊:基于TI DSP自行設計。該模塊以M1和M2的5V編碼器信號作為輸入,輸出兩者的速度差v1-v2作為M3的速度控制參考給定v3r。v3r同樣采用5V編碼器信號。差速模塊從皮帶驅動變頻器+24V電源端子取電,并采用比較嚴格的屏蔽措施和電氣隔離手段,以確保可靠性。同時系統全部采用分辨率1024線的旋轉編碼器,電機最高轉速以1500rpm計算,則編碼器最大信號輸出頻率為1500k/60=25kHz,即信號最小周期為40μs,因此采用DSP實現是比較現實的選擇。
四、DSP差速模塊的設計
差速模塊的功能就是接收來自卸板車電機M1的轉速w1和裝板車電機M2的轉速w2輸入,輸出兩者之間的差速w3r,即w3r=w1-w2,作為皮帶電機M3的轉速給定,通過SyncPos實現主從控制。w1、w2和w3r信號的形式均為編碼器輸出/入的0—5V的A、B、Z三相脈沖系列。
CPU選用TI公司的TMS320F2808,100MHz時鐘頻率,35個GPIO,2路積分編碼器信號接口EQEP1、EQEP2(EQEP—Enhanced Quadrature Encoder Pulse)。
EQEP1、EQEP2經光藕隔離,接收w1、w2的編碼器脈沖信號輸入。為適應兩種編碼器信號(A、B、Z,和 、 、 )形式的輸入,模塊設計了信號取反開關。輸出信號利用TMS320F2808的GPIO口來仿真一個完整的編碼器信號,并經光藕輸出。
電源模塊從變頻器+24V電源取電,輸出1.8V、3.3V、5V分別供DSP內核、I/O以及編碼器輸出。