台达高速通信运动控制系统在PCB钻孔机上的应用

1、PCB构成及应用介绍

       PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。PCB钻孔机是应用于PCB(Printed Circuit Board)印刷电路板加工过程中开钻孔工艺的一种机器设备。台达高速通信运动控制系统，基于台达DMCNET高速运动控制协议，以A01运动控制卡为核心，整合A2-F伺服，RM数字量输入模组，RM数字量输出模组，构成完整的PCB钻孔机运动控制解决方案，提供高速稳定，控制精准的PCB钻孔工艺技术应用。图1为PCB示意图。

 图1 PCB示意图

       PCB钻孔机是应用于PCB加工过程中钻孔工艺的一种机器设备。钻孔的主要目的是让电子元件的针脚可以插过PCB板进行焊接，或者使PCB不同层面的线路上下导通（VIA)以满足电路设计要求。PCB钻孔机示意图和PCB(已打孔、插件型)示意图分别如图2和图3所示。

 图2 PCB钻孔机示意图
 
图3 PCB（已打孔、插件型）示意图

       DMCNET（Delta Motion Control Network），简称DMC Net，是台达自主研发的工业自动化运动控制协议。DMCNET通信速率高达20Mbps，最远通信距离可达30米。同时采用双路不同CRC校验码进行通信，极大地提高了通信的可靠度和稳定性。

       台达高速通信运动控制系统基于DMCNET，以A01运动控制卡为核心，整合A2-F伺服驱动器马达、GA01网关模组、GE04集合式模拟量输入输出模组、GE16集合式数字量输入输出模组、GE01PI脉冲输出模组、GE01PG手摇轮输入模组、RM32远程数字量输入输出模组、RM64远程数字量输入输出模组、RM04PI远程脉冲输入输出模组等一系列运动控制产品，构成了完整的运动控制解决方案。可以提供高速精准的运动控制，完美应用于PCB钻孔机系统。

2、 运动控制系统架构

       PCB钻孔机的运动控制系统架构A01运动控制卡1张。X轴5.5kW A2-F伺服、Y轴5.5kW A2-F伺服、Z1轴750wA2-F伺服带两个主轴、Z2轴750W A2-F伺服带两个主轴、Z3轴750W A2-F伺服带两个主轴。图4为运动控制架构示意图。

图4 运动控制架构示意图

3、软件系统架构

       软件系统分图形界面、PCB图档解析、路径优化、运动指令转换、运动执行、刀库控制、状态监视和系统配置等模块。图5是软件画面示意图。

图5 软件画面示意图

       图形界面是人机沟通的接口，通过图形化显示，提供了直观便捷的设备操作方式，并对设备运行的信息进行实时回馈。

       PCB图档解析，可以将*.rep、*.pho、*.pcb、*GTP、*.dwg等各种PCB设计图档进行解析，以便运动执行。

       路径优化，将解析后的路径，通过数学运算，进行优化，以减少x、y轴的不必要运动，提高设备效率。
运动指令转换，将优化后的命令转变成运动控制系统的运动命令，命令执行系统进行相应的点到点，直线插补，圆弧插补，速度运动等。

       运动执行，运动控制卡对运动指令进行解析，透过DMCNET协议，控制伺服驱动器，输入输出模组等子站动作。
       刀库控制，进行刀长检测监测，换刀管理等。

       状态监视，实时监控设备的整体运行状态，即时获取异常讯息，通过图形界面告知操作者。
系统配置，管理整个系统的所有参数，如伺服加减速时间，最大速度，输入输出模块的初始状态等。
图6为程序源码示意图。

 图6 程序源码示意图

4、结束语

       台达高速通信运动控制系统，具有架构完善、高速通信、控制精准、配线简单和维护方便等诸多优点。应用于PCB钻孔机设备，可以方便系统的整体规划配置，极大提高设备的整理运行效能。

作者简介：

商福进，男，出生于1982年11月，毕业于西安科技大学，电子科学与技术专业。现担任台达电子机电事业部应用技术中心专案工程师。从事运动控制产品的企划，新产品测试，客户端整体应用方案的开发，有着丰富的业界经验。