自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線技能的中心是靜電噴涂控制器，其功用是對(duì)靜電參數(shù)和氣流參數(shù)的精準(zhǔn)控制。四個(gè)3位數(shù)碼管分別實(shí)現(xiàn)靜電電壓，靜電電流，流量壓力和霧化壓力值。雖然說靜電噴涂有許多的利益，可是這也是在靜電參數(shù)和氣流參數(shù)可以匹配，可以控制的條件之下。所以，靜電噴涂的中心技能要害還是在于對(duì)參數(shù)的控制，控制器規(guī)劃需求考慮到參數(shù)測(cè)量的精度、自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線參數(shù)輸出的精度;一同還要在控制方法上盡量能夠避免法拉第效應(yīng)的影響;在安全功能方面，電路規(guī)劃和軟件規(guī)劃要對(duì)噴槍發(fā)生電火花提前進(jìn)行防范和備好相應(yīng)應(yīng)對(duì)方法;在體系兼容性上，有必要規(guī)劃通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)靜電噴涂控制器組網(wǎng)。

自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線控制體系來代替原來自動(dòng)化程度不高的噴涂控制體系，是為了到達(dá)增加噴涂功率，削減環(huán)境污染，節(jié)約涂料，改善噴質(zhì)量等目的。操控器分為操作面板和操控主板，分別選用STM32F100設(shè)計(jì)了操作面板和STM32F20_5設(shè)計(jì)了操控主板。噴槍運(yùn)載體系的往復(fù)機(jī)選用PLC控制，到達(dá)上下往復(fù)行程和噴涂間隔的在線控制;靜電噴涂控制體系的中心部分，靜電噴涂控制器選用單片機(jī)控制。選用Ethernet工業(yè)以太網(wǎng)總線，結(jié)束遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和調(diào)控，使自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線控制更人性化、便利化、簡(jiǎn)單化。并在此基礎(chǔ)上結(jié)束控制體系核心部分逐個(gè)靜電噴涂控制柜的規(guī)劃與結(jié)束。

根據(jù)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線噴霧控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，通信協(xié)調(diào)器將RS48_5總線接口作為控制柜中RS48_5總線的主設(shè)備，完成RS48_5總線上安裝的控制器采集的數(shù)據(jù)匯總，并接收主機(jī)的配置參數(shù)并傳輸它們。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線MCU模塊電路設(shè)計(jì)控制主板STM32F20_5的核心部分功能引腳如圖3-3所示，包括所有ADC，DAC，IO，SPI通信和USART通信功能引腳連接到相應(yīng)的芯片。給每個(gè)控制器。通信協(xié)調(diào)器需要具有以太網(wǎng)接口，用于與以太網(wǎng)交換機(jī)通信，以完成數(shù)據(jù)上載和接收遠(yuǎn)程監(jiān)控的配置參數(shù)。通過以太網(wǎng)交換機(jī)和主PLC的通信邏輯上構(gòu)成主設(shè)備和從設(shè)備之間的關(guān)系，接收主PLC控制單元發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)，并具有觸發(fā)輸出控制電路，可以觸發(fā)多個(gè)控制器。

自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線控制器總體設(shè)計(jì)靜電噴涂控制器是現(xiàn)場(chǎng)噴涂的核心設(shè)備。電源使用開關(guān)電源將220V工頻電源轉(zhuǎn)換為 24V _5V電源，用于微控制器的微控制器系統(tǒng)和輸出電路。根據(jù)靜電噴涂控制器的設(shè)計(jì)要求，采用微小型單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)較低。由于單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)簡(jiǎn)單，且外圍電路元件的價(jià)格不高，整體設(shè)計(jì)成本相對(duì)較低?？梢愿鶕?jù)需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)容量，設(shè)計(jì)可以相對(duì)靈活。由于自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線存在許多設(shè)計(jì)良好的子程序，可以在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中直接調(diào)用，以減少大量工作量。

由于調(diào)節(jié)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線減壓閥以控制輸出氣壓，步進(jìn)電機(jī)由PWM單脈沖輸出模式控制，電機(jī)速度由PWM脈沖頻率決定。電壓，因此有必要收集7個(gè)通道的ADc，并使用DMA模式傳輸，與主程序并行運(yùn)行，以降低CPU使用率并提高實(shí)時(shí)性能。在設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制子程序時(shí)，根據(jù)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線控制算法模塊計(jì)算出的控制量確定步進(jìn)電機(jī)控制芯片配置端口的電平，以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和停止進(jìn)入休眠模式。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，下拉ENABLE使能控制芯片，上拉復(fù)位RESET和睡眠SLEEP，MS1和MS2分別為1高電平和0低電平，配置為1/2步進(jìn)模式，DIR為高電平電源平板步進(jìn)電機(jī)正向前旋轉(zhuǎn)。反相時(shí)，DIR很低。停止時(shí)，拉動(dòng)ENABLE禁用控制芯片并下拉RESET復(fù)位控制芯片。根據(jù)由氣壓控制算法計(jì)算的輸出控制量，確定步進(jìn)電機(jī)控制的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)步驟，然后調(diào)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序進(jìn)行調(diào)節(jié)。 

ADC模擬采樣模塊編程控制器需要采集輸出的動(dòng)態(tài)參數(shù)。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線供粉量的操控由流速氣壓和流化氣壓決定，供粉的空氣壓力不能太大，否則將使粉末的沉積率下降，收回粉末添加，上粉率變低。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)參數(shù)為輸出電壓，輸出電流，反饋電流，流量氣壓，霧化氣壓和總氣壓。還需要收集壓力傳感器供電電壓作為校正。電壓，因此有必要收集7個(gè)通道的ADc，并使用DMA模式傳輸，與主程序并行運(yùn)行，以降低CPU使用率并提高實(shí)時(shí)性能。 ADC使用定時(shí)器觸發(fā)器，自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線每隔一段時(shí)間觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換，具體取決于控制器設(shè)計(jì)的控制周期。 ADC采樣的數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)，這將影響控制量的計(jì)算。因此，過采樣技術(shù)，ADC采樣配置的采樣數(shù)據(jù)是12位，并且采樣數(shù)據(jù)被累加到16位采樣值中以避免單個(gè)采樣。過度采樣誤差對(duì)反饋控制的影響。

在粉末噴涂設(shè)備中，用于驅(qū)動(dòng)噴槍運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)通常通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)來控制噴槍的上下運(yùn)動(dòng)。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線噴槍移動(dòng)調(diào)節(jié)為了更加靈活的適應(yīng)噴涂生產(chǎn)線，提升生產(chǎn)功率，在實(shí)際噴涂生產(chǎn)中需要對(duì)主動(dòng)噴槍移動(dòng)速度和移動(dòng)行程進(jìn)行調(diào)節(jié)。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線抖動(dòng)嚴(yán)重，噴槍不均勻，粉體浪費(fèi)嚴(yán)重。為了解決這一問題，在鏈傳動(dòng)裝置上設(shè)置了升降滑塊反轉(zhuǎn)連接機(jī)構(gòu)，并增加了新的部件以平衡升降機(jī)構(gòu)的重力，有效地減輕了電機(jī)的負(fù)荷。此外，電梯底座還設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可調(diào)節(jié)電梯與工件的相對(duì)位置。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，增加了自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線噴槍的數(shù)量，噴槍與活動(dòng)管相連，活動(dòng)管可以伸展在固定塊上，使噴槍的噴距更加可調(diào)。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)生產(chǎn)了大量的智能機(jī)器人噴涂設(shè)備。然而，這些設(shè)備大多需要人工輔助，不能完成更復(fù)雜的操作。本課題的研討依托于某公司的噴涂流水線設(shè)備，該公司首要業(yè)務(wù)是為家電制作廠商供給零件噴涂。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線包括五軸機(jī)器人、工作臺(tái)、快速接頭、噴涂裝置和控制系統(tǒng)。自動(dòng)噴槍通過快速接頭與五軸機(jī)器人的一級(jí)頭部連接。噴涂裝置和五軸機(jī)器人分別與控制系統(tǒng)電連接。可實(shí)現(xiàn)智能化操作，節(jié)省人工成本，保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定一致。自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線包括基本串聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元和末端并聯(lián)噴涂操作單元2兩部分?；敬?lián)運(yùn)動(dòng)單元具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，末端平行噴涂操作單元具有兩個(gè)移動(dòng)自由度。該裝置易于制造，易于控制，易于實(shí)現(xiàn)模塊化。該噴涂機(jī)器人具有柔性大、柔性高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，能夠有效地滿足噴涂生產(chǎn)線的要求。