Zusammenfassung: Dieser Artikel stellt das Implementierungsschema eines Steuerungssystems für eine Spritzlackiermaschine unter dem Betriebssystem DOS vor. Das System verwendet den Motion-Controller Adt-TP104, der ein industrietaugliches 586-Motherboard und eine Adt836-Motion-Control-Karte nutzt. Es verfügt über einen 10,4-Zoll-LCD-Touchscreen und kann während des Betriebs Prozessinformationen und Fehlermeldungen in Echtzeit anzeigen. Schlüsselwörter: Adt836-Motion-Control-Karte, Adt-TP104-Controller, Steuerungssystem für Spritzlackiermaschinen. Einleitung: In den letzten Jahren hat sich die Entwicklung und Produktion von CNC-Systemen für die industrielle Automatisierungssteuerung mit der zunehmenden Verbreitung elektronischer Technologien, insbesondere von Computern, rasant zu einer aufstrebenden Technologie im Hightech-Bereich entwickelt. Ihre Entwicklung verbindet Mechanisierung und Automatisierung auf natürliche Weise. Um den spezifischen Anforderungen der Lackierindustrie gerecht zu werden, hat sich die Produktion, die zuvor vom manuellen Spritzen dominiert wurde, schrittweise zum automatischen Spritzen gewandelt. Automatisches Spritzen zeichnet sich durch kontinuierliche, repetitive Arbeit, ermüdungsfreies Arbeiten und Sicherheit aus. Daher hat dieses automatische Spritzverfahren in vielen Branchen Beachtung gefunden und findet zunehmend breite Anwendung. Um den Anforderungen des automatisierten Sprühens gerecht zu werden und eine digitale Steuerung zu realisieren, wurde ein Low-Level-Steuerungssystem auf Basis eines Industrie-PCs und der Bewegungssteuerungskarte Adt836 entwickelt. Diese integrierte Bewegungssteuerungskarte vereinfacht die Hardware-Schaltungsstruktur des gesamten Steuerungssystems und verbessert dessen Zuverlässigkeit und Steuerungsgenauigkeit. I. Systemzusammensetzung Das System besteht im Wesentlichen aus einer Adt-TP104-Steuerung, Hilfsanschlussklemmen und einer auf DOS basierenden Softwaresteuerung für die Sprühmaschine. Die Steuerung beinhaltet die Bewegungssteuerungskarte Adt836, eine leistungsstarke Sechs-Achs-Servo-/Schrittmotor-Steuerungskarte der Shenzhen Zhongweixing CNC Technology Co., Ltd., basierend auf dem PC104-Bus. Sie verfügt über einen variablen Positionierring und ermöglicht Geschwindigkeitsänderungen während der Bewegung mit linearen, kreisförmigen und kontinuierlichen Differenzialkompensationsfunktionen. Die Geschwindigkeitsregelung kann konstante Geschwindigkeit und lineare/S-förmige Beschleunigung/Verzögerung sowie asymmetrische lineare Beschleunigung/Verzögerung umfassen. Automatische/manuelle Verzögerung wird unterstützt, und Dreieckswellenformen in der Geschwindigkeitskurve werden bei quantitativer Ansteuerung vermieden. Es verfügt über 48 digitale Eingänge und 32 digitale Ausgänge. Der Controller unterstützt RS233-Kommunikation für bequemes Herunterladen und Aktualisieren von Programmen sowie für die Datensicherung. Das Systemblockdiagramm ist in Abbildung 1 dargestellt: Abbildung 1 II. Funktionsprinzip: Das Funktionsprinzip wird anhand des Blockdiagramms in Abbildung 1 erläutert. Der Bewegungscontroller sendet Impulsbefehle an die Servo- oder Schrittmotorsteuerung, um den Motor anzusteuern. Die maximale Ausgangsimpulsfrequenz beträgt 4 MHz. Wird während des Ansteuervorgangs ein externes Stoppsignal erkannt, gibt der Controller sofort einen Stoppimpuls aus. Wird während des Ansteuervorgangs ein Hardware-Endsignal erkannt, stoppt der Antrieb sofort, um die Sicherheit des mechanischen Systems zu gewährleisten. Während des Sprühvorgangs sendet der Controller ein Ausgangssignal, um den Ein-/Aus-Zustand der Spritzpistole zu steuern. Die Anzahl der gesendeten Impulse, das während der Bewegung zu erkennende Signal und die zu steuernde Ausgangsoperation können einfach per Software implementiert werden. Der Impulsausgang der 836-Steuerkarte ist eine gemeinsame Anode mit der Verdrahtungsmethode „Impuls + Richtung“ oder „Impuls + Impuls“. III. Software-Design 3.1 Das Softwaresystem verwendet ein lernbasiertes Programmierverfahren. Der Benutzer bewegt einfach die entsprechende Achse der Maschine in die gewünschte Position, und das Steuerungssystem speichert die Koordinaten automatisch. Für ein zu bearbeitendes Werkstück kann die Bearbeitungsbahn anhand der Werkstückform während des Lernvorgangs bestimmt werden. Beispiel: Soll die Bearbeitung dem Pfad A-B-C-D-E im obigen Diagramm folgen, wird während des Lernvorgangs die Achse zunächst zu Punkt A bewegt und die Koordinaten werden gespeichert. Anschließend wird die Achse zu Punkt B bewegt und die Koordinaten erneut gespeichert. Das System bildet dann automatisch eine Linie von A nach B gemäß der Regel, dass zwei Punkte eine Gerade bilden. Andere Segmente können auf die gleiche Weise bearbeitet werden. Die Geschwindigkeit jedes Segments kann individuell eingestellt werden, um ein optimales Sprühergebnis zu erzielen. Bereiche mit höherem Lackbedarf erfordern eine niedrigere Geschwindigkeit, Bereiche mit geringerem Lackbedarf hingegen eine höhere. Die einstellbare Geschwindigkeit gewährleistet sowohl ein optimales Sprühergebnis als auch minimale Vibrationen während der Maschinenbewegung. Alternativ kann das Werkstück für ein besseres Sprühergebnis wiederholt mit einem Hubverfahren besprüht werden. Hat das zu besprühende Werkstück eine Bogenform (siehe Abbildung 3), werden während der Dateneingabe lediglich die Koordinaten A des Startpunkts, B eines beliebigen Zwischenpunkts und C des Endpunkts erfasst. Das System generiert dann automatisch eine Bogenbahn, basierend auf der Regel, dass drei Punkte einen Bogen bilden. Ob es sich um einen Bogen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn handelt, wird automatisch durch die Reihenfolge der eingegebenen Daten bestimmt. Die Sprühbahn muss nicht zwingend eine gerade Linie sein; je nach Anforderungen des Sprühprozesses kann sie auch eine M-förmige, unterbrochene Linie sein. Dank der lernbasierten Programmierung können Benutzer die Bearbeitungsbahn frei festlegen. Bei räumlichen Bögen kann der Bogen während der Dateneingabe in mehrere kleine gerade Linien unterteilt werden, da die Adt836-Karte über eine lineare Interpolationsfunktion mit sechs Achsen verfügt. Für das Sprühen müssen die unterteilten Liniensegmente nicht extrem kurz sein. Die obige Beschreibung stellt eine einfache Erklärung und Analyse der Lehrtrajektorie dar. In der Praxis können Vorgänge wie Zylinderbewegungen auftreten, und es ist mitunter erforderlich, das Positionssignal des Zylinders (oder andere externe Detektionssignale) zu erfassen. Gleichzeitig muss während der Einrichtung der Lehrdaten der Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens der Spritzpistole festgelegt werden. Die Lehrdaten werden tabellarisch programmiert, ähnlich einer Excel-Tabelle. In den entsprechenden Kategorien „Eingabe“ und „Ausgabe“ wird die Portnummer eingegeben, für die die Ausgabeoperation erfasst oder ausgeführt werden soll. Das System erkennt während der Verarbeitung automatisch Eingangssignale und führt gegebenenfalls die entsprechende Ausgabeoperation aus. Beim Spritzen entsteht aufgrund der Zerstäubung und der fächerförmigen Funktion der Spritzpistole eine große Zerstäubungsfläche. Daher muss die Lehrtrajektorie nicht immer der Form des Werkstücks entsprechen. Da Tabellenoperationen sehr komfortabel sind – Einfügen, Löschen, Kopieren und Ändern sind möglich – kann nach Abschluss der Anlernvorgänge ein Testlauf durchgeführt werden. Unzureichende Teile können mithilfe der oben genannten Bearbeitungsfunktionen korrigiert werden. 3.2 Beschreibung des Koordinatensystems: Das System verwendet den mechanischen Ursprung als Referenzkoordinatensystem. Bei einem Sechs-Achs-System benötigt jede Achse ein Ursprungssignal. Daher besteht der erste Schritt beim Anlernen der Daten darin, zum Ursprung zurückzukehren. Nach der Rückkehr zum Ursprung erkennt das System das Ursprungssignal und setzt die Koordinaten jeder Achse auf 0. Die nachfolgenden Bewegungskoordinaten jeder Achse beziehen sich auf dieses Koordinatensystem. 3.3 Um die Bearbeitung der Anlerndaten effizienter zu gestalten, wird im Softwaredesign ein Programmiermodus mit Anlern- und Anweisungsfunktion verwendet. Benutzer können mehrere Datenzeilen anlernen und mithilfe von Sprung- und Schleifenanweisungen mehrere Sprühvorgänge mit Hin- und Herbewegung ausführen. Eine Windows-ähnliche Kopier- und Einfügfunktion ermöglicht das Kopieren ganzer Datenblöcke an eine bestimmte Position. In Kombination mit den Bearbeitungsfunktionen zum Einfügen, Löschen und Ändern lässt sich das Anlernen der Verarbeitungsdaten schnell und einfach realisieren. III. Fazit: Dieser Beitrag beschreibt den Aufbau des Adt-TP104-Controllers auf Basis der Adt836-Bewegungssteuerungskarte in einem Sprühsystem. Dieser Controller ist kompakt, reagiert schnell, ist einfach zu bedienen und verfügt über eine benutzerfreundliche Oberfläche. Er hat sich bereits in der Beschichtungsindustrie etabliert und wird dank kontinuierlicher technologischer Weiterentwicklungen in diesem Bereich zunehmend eingesetzt werden.