【產(chǎn)品應(yīng)用】“脫胎換骨”--插針機(jī)運(yùn)動控制

隨著PCB板及接插件裝配行業(yè)的快速發(fā)展，插針機(jī)作為其核心設(shè)備的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。面對行業(yè)需求的迅速增長，致遠(yuǎn)電子推出了插針機(jī)運(yùn)動控制方案。

插針機(jī)，也被稱為插PIN機(jī)或入PIN機(jī)，是一種自動化設(shè)備，主要用于將插針插入到電路板上的預(yù)孔中，以實(shí)現(xiàn)電路板的連接。插針機(jī)主要由三大核心部分構(gòu)成：機(jī)械部分、電氣部分和控制系統(tǒng)。它們相互協(xié)作，共同完成插針的精準(zhǔn)插入。機(jī)械部分是插針機(jī)的物理基礎(chǔ)，電氣部分則是插針機(jī)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，控制系統(tǒng)則是整個設(shè)備的核心部分。

??插針機(jī)技術(shù)應(yīng)用

在PCB板及接插件的裝配過程中，插針機(jī)扮演著至關(guān)重要的角色。它通過精密的機(jī)械和電子控制系統(tǒng)，將金屬針準(zhǔn)確地插入到板上的孔內(nèi)。全自動插針機(jī)作為當(dāng)前主流設(shè)備，采用了在線式作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)了伺服運(yùn)動控制。它具有自動進(jìn)出板、自動定位、自動切針、自動插針等功能，幾乎涵蓋了生產(chǎn)的全過程，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

面臨的挑戰(zhàn)

隨著科技的進(jìn)步和市場的不斷擴(kuò)大，插針機(jī)行業(yè)正面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了滿足市場對高精度、高穩(wěn)定性、高效率和高速度的需求，插針機(jī)行業(yè)需要不斷創(chuàng)新和升級。在競爭激烈的市場環(huán)境中，生產(chǎn)效率的提高意味著成本的降低和市場份額的增加。因此，插針機(jī)需要具備高效的運(yùn)動控制能力，快速完成加工任務(wù)，提高整體生產(chǎn)效率。?此外，插針機(jī)需要具備多種加工能力和靈活性，以滿足不同產(chǎn)品、不同生產(chǎn)工藝的需求。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，插針機(jī)行業(yè)需要尋求一個穩(wěn)定的、快速的運(yùn)動控制解決方案。這個方案不僅需要具備高精度、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，還要能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高速度、多功能和靈活性的要求。只有這樣，插針機(jī)行業(yè)才能不斷提升自身的競爭力，滿足市場的不斷發(fā)展和變化。

運(yùn)動控制方案

運(yùn)動控制是插針機(jī)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制機(jī)器的各種運(yùn)動，包括主軸、工作臺等各個部分的協(xié)同工作。一個成熟的、先進(jìn)的運(yùn)動控制解決方案對于插針機(jī)的性能和精度有著至關(guān)重要的影響，它不僅決定了機(jī)器的性能和精度，還影響著生產(chǎn)效率、故障預(yù)防和維護(hù)以及操作簡便性等方面。因此，在插針機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，應(yīng)重視運(yùn)動控制系統(tǒng)的研發(fā)和優(yōu)化，以提高整機(jī)的性能和競爭力。

? 傳統(tǒng)的插針機(jī)運(yùn)動控制方案

傳統(tǒng)的插針機(jī)運(yùn)動控制方案通常采用PLC通過脈沖方式控制脈沖型伺服驅(qū)動，伺服驅(qū)動在接受外部脈沖指令控制或模擬信號的同時(shí)，返回編碼器信號。使用脈沖信號控制伺服電機(jī)時(shí)有如下幾個優(yōu)點(diǎn)：

可靠性較高，可以避免因接線錯誤或其他問題導(dǎo)致的控制電壓異常升高，從而降低伺服電機(jī)失控的風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)字信號（如脈沖信號）相比模擬信號具有更好的抗干擾性。在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，數(shù)字信號不容易受到電磁噪聲和其他類型的干擾的影響。

但總的來說，使用脈沖控制會導(dǎo)致控制的靈活性下降，其內(nèi)部的位置環(huán)使得系統(tǒng)的PID參數(shù)調(diào)整變得不那么靈活。如果用戶需要更高的控制性能，實(shí)現(xiàn)起來可能會比較困難，使用反饋控制會使系統(tǒng)存在兩個位置環(huán)，這增加了控制器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

其次，脈沖信號控制的驅(qū)動速率不高，快速性不足，脈沖控制方式本身可能不是為高速運(yùn)動而設(shè)計(jì)的。當(dāng)需要快速響應(yīng)或高動態(tài)性能時(shí)，這種控制方式可能無法滿足要求。?此外，脈沖信號的傳輸和處理也可能受到限制，尤其是在高頻率下，所以這進(jìn)一步限制了控制的快速性。

為了提高伺服電機(jī)的控制性能，可以考慮使用更先進(jìn)的控制策略和方法。同時(shí)，確保系統(tǒng)的硬件和通信鏈路具有足夠的帶寬和穩(wěn)定性也是非常重要的。

圖2?插針機(jī)傳統(tǒng)運(yùn)動控制方案框圖

? ZTP800/ZMC600E運(yùn)動控制

ZTP800 /?ZMC600E運(yùn)動控制?是基于EtherCAT總線的運(yùn)動控制方案，相比于傳統(tǒng)的脈沖控制方式，基于EtherCAT的總線技術(shù)的運(yùn)動控制方案具有很強(qiáng)的靈活性和很高的性價(jià)比。在此基礎(chǔ)上，EtherCAT總線型運(yùn)動控制器和示教器移動控制單元的搭配也顯得尤為重要。這種搭配可以實(shí)現(xiàn)高效的人機(jī)交互，使得操作人員能夠方便地進(jìn)行設(shè)備的控制和監(jiān)控。同時(shí)，這種搭配還可以提高設(shè)備的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，使得設(shè)備能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用場景。

圖3?ZTP800/ZMC600E 運(yùn)動控制廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司開發(fā)的最新一代智能總線型控制器ZMC600E和示教器（移動HMI）ZTP800就是這樣一套強(qiáng)有力的搭配。這套搭配具有高度的集成化和智能化水平，能夠滿足各種不同的應(yīng)用需求，并且易于使用和維護(hù)。除此之外，還具有諸多優(yōu)勢，比如：

節(jié)約布線成本，減少布線時(shí)間，減小出錯機(jī)率：控制器的一個總線通訊口可以連接多臺伺服，伺服之間用簡單的RJ45口插接即可，縮短施工周期。

信息量更大：全數(shù)字信息交互，可以雙向傳輸很多參數(shù)、指令和狀態(tài)等數(shù)據(jù)，脈沖方式只能單向傳送位置或速度信息，無法獲取伺服的更多狀態(tài)或參數(shù)。

精度高，數(shù)字式通訊方式：無信號漂移問題，指令和反饋數(shù)據(jù)精度可達(dá)32bit。

可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)，不會出現(xiàn)丟脈沖現(xiàn)象：脈沖控制方式在高速脈沖時(shí)，會不可靠。

降低系統(tǒng)總成本：當(dāng)超過兩臺以上伺服時(shí)，不用調(diào)整控制器配置，而脈沖型伺服需要增加脈沖或軸控模塊，伺服臺數(shù)較多時(shí)甚至需要改用更高等級的控制器硬件才能滿足要求。

可開發(fā)軟件功能更強(qiáng)大的設(shè)備，而無需額外修改硬件或接線：控制器能夠?qū)崟r(shí)通過總線監(jiān)視伺服電機(jī)出現(xiàn)的故障，并在示教器上顯示出來。同時(shí)控制器還可以監(jiān)視伺服電機(jī)實(shí)際位置、實(shí)際速度等信息，也可以根據(jù)需要由程序自動調(diào)整伺服參數(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)在示教器中設(shè)定伺服參數(shù)，而不用到伺服面板修改，簡捷直觀不易出錯。

采用標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動功能塊庫，提高編程調(diào)試效率：采用總線系統(tǒng)解決方案，避免了傳統(tǒng)脈沖控制方式的編程量大、調(diào)試復(fù)雜等問題，提高了效率，節(jié)省了成本和時(shí)間。

通過使用ZMC600E和示教器（移動HMI）的搭配，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的快速配置和調(diào)試，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。同時(shí)，這套搭配還具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，能夠保證機(jī)器設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4?ZTP800/ZMC600E?插針機(jī)運(yùn)動控制框圖

? 總結(jié)

隨著科技的進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展。EtherCAT技術(shù)在PCB板及接插件裝配領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這種技術(shù)為行業(yè)帶來了更高的生產(chǎn)效率和更精細(xì)的加工質(zhì)量，滿足了市場對高精度、高效率、高品質(zhì)產(chǎn)品的需求。為PCB板及接插件裝配行業(yè)帶來了革命性的變革。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，我們有理由相信，基于EtherCAT技術(shù)的ZTP800搭配ZMC600E EtherCAT總線型運(yùn)動控制器的運(yùn)動控制解決方案將在未來發(fā)揮更加重要的作用，推動行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。