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随着现代工业的发展,对于产品制造加工所要求的精度越来越高,特别是在电子工业中,所要求生产加工的精度要求很高,在现代日常生活中,许多日用电子产品的更新换代特别快,所用的研制开发、生产周期特别短,而在此环节中,生产环节就显得尤为重要,所以就对生产设备的要求也就越来越高,生产设备要能够适应多种不同产品的生产,特别是新产品的生产适应能力,还要能够保证产品的精度。在TFT生产中,在基板完成电路印刷等一系列的工作以后有一道工序,就是基板的切割,因为在前道生产根据设备和工艺的要求是一块比较大的基板,在一块大的基板上可能有好多块小的基板组成,这根据制造面板本身的用途来定。如手机面板,目前在生产的一块大的基板上有30到104块不等的小的基板组成,这还要根据手机面板的尺寸来定,如图1所示。经过切割以后,变成一片一片小的基板,如图2所示。从图2可以看出,基板由两层玻璃组合而成,在两层之间有印刷电路,而且在切割的时候上下不是在一条线上,而是成一个阶梯状,在TFT面的A处有印刷电路端子,切断过程中不能碰伤端子。在如图3中所示,A-F中5个尺寸精度要全部达到±0.1mm,并且切断后在基板的边缘不能有毛边,这样就要在切断过程中要很好的控制压力、切入量,根据不同玻璃材质就要设定不同的压力和切入量,另外切断的步骤也是比较重要的,一般都采用的步骤是:①CF面 切②TFT面 剖③TFT面 切④C F面 剖。在现在划线设备中都是采用的多把刀(以前都是单刀作业),一般在5-7把刀,此系统中采用了5把刀,在此系统中刀的切入量和左右运动都采用伺服系统来控制,而且都采用了高速运动,这样能够大大提高工作的效率。
二. 系统组成与工作原理
2.1 系统的硬件组成
图3是本系统整个控制系统的原理图,本系统采用Q06H CPU为控制单元,QD75D4和QD75D2为伺服系统的定位单元,还采用了两个QJ74C24通讯模块单元,其中一个与人机界面(A970GOT)连接,另外一个和画像处理系统连接,画像系统主要用于Mark点(也就是标记点)的识别,然后产生一个偏差的补正值。另外与QJ74C24相连接的PC1机是系统机械参数、工作参数设定以及切断程序编制的专用机。PC1与PLC之间的通讯使用的是专门的通讯程序软件。本系统的工作方式是采用偏差补正的方式。对于一个新的品种,首先要进行Mark点的识别,登录,MARK点的形状可以随意,但一般采用的是’十’字为Mark点标记,如图4所示,就是画像处理系统对Mark点的认识过程,认识后产生一个偏差补正量,根据偏差量计算出基准位置。
2.2 软件设计
通过密码进行知识保护,防止未经*读取和修改程序块
通过复制保护来提高保护程度,防止未经*而复制程序块:
通过复制保护,可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定,以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时,该程序块才可运行。
具有四个不同*级别的权限:
可向各个用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4,还可以限制与 HMI 设备之间的通信。
改进了操作保护:
控制器将会检测到组态数据的更改或未*传输。
用于以太网通信处理器 (CP 1543-1):
通过防火墙提供附加访问保护
建立安全 VPN 连接
SIMATIC S7-1500, 数字输入模块, 16 数字输入 x 24 V DC 总线适配器, 16 通道分成组,每组 16, 输入延迟典型值 3.2ms, 输入端类型 3(IEC 61131) 包括推入式正面连接器在内
控制电机
控制电机主要是应用在**的转速、位置控制上,在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。
1. 伺服电机
伺服电机广泛应用于各种控制系统中,能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量,拖动被控制元件,从而达到控制目的。一般地,伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中,尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分,早的伺服电机是一般的直流电机,在控制精度不高的情况下,才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展,绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
2. 步进电机
所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量,从而达到**定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。目前,比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式,正是这个特点,步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。由于步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点,所以步进电机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域,由于步进电机不需要A/D转换,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,所以一直被认为是的数控机床执行元件。
3. 力矩电机
所谓的力矩电机是一种扁平型多极永磁直流电机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数,以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电机有直流力矩电机和交流力矩电机两种。
其中,直流力矩电机的自感电抗很小,所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速,所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比,并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。
交流力矩电机又可以分为同步和异步两种,目前常用的是鼠笼型异步力矩电机,它具有低转速和大力矩的特点。一般地,在纺织工业中经常使用交流力矩电机,其工作原理和结构和单相异步电机的相同,但是由于鼠笼型转子的电阻较大,所以其机械特性较软。
4. 开关磁阻电机
开关磁阻电机是一种新型调速电机,结构极其简单且坚固,成本低,调速性能优异,是传统控制电机强有力竞争者,具有强大的市场潜力。 但目前也存在转矩脉动、运行噪声和振动大等问题,需要一定时间去优化改良以适应实际的市场应用。
5. 无刷直流电机
无刷直流电机(BLDCM)是在有刷直流电机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流;无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地,无刷电机的驱动电流有两种,一种是梯形波(一般是“方波”),另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机,后一种叫交流伺服电机,确切地讲也是交流伺服电机的一种。
无刷直流电机为了减少转动惯量,通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。