【正文】 我們?cè)谡{(diào)試機(jī)床的開始先在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)修改參數(shù)，選擇正轉(zhuǎn)側(cè)或反轉(zhuǎn)側(cè)模式尋找參考原點(diǎn)。同時(shí)還介紹了電子齒輪比的設(shè)定，本章還介紹了尋找參考原點(diǎn) 的方法，只要找到參考原點(diǎn)，系統(tǒng)的回原點(diǎn)才能進(jìn)行，否則，機(jī)床將無法工作。所需要用到的邏輯是比較語句，用來確定是否到達(dá)焊接的指定位置。當(dāng)按下二次啟動(dòng)按鈕， PLC 發(fā)送 1000HZ 的脈沖給 Z 軸，當(dāng)寄存器中的脈沖數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)時(shí)，脈沖停止， Z 軸定位完成。最后工作臺(tái)轉(zhuǎn)到初始位置（反轉(zhuǎn) 90度），整個(gè)加工流程結(jié)束。 其指令形式為： 指令含義： ① HSCR：功能性指令 ② C600:高速計(jì)數(shù)器 ③ D10：寄存器 在遞增模式下，計(jì)數(shù)輸入脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)值隨著每個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿遞增計(jì)數(shù)。當(dāng)觸發(fā)條件成立時(shí)，從 Y0 Y1 分別輸出 1000HZ,30000 個(gè)脈沖。 本章小結(jié) 本章主要介紹了軟件設(shè)計(jì)的思想、軟件設(shè)計(jì)流程圖和各指令在程序段中的應(yīng)用。這里設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)也是通過觸摸屏進(jìn)行人機(jī)界面的交互的。 觸摸屏畫面的制作 觸摸屏畫面的制作我們主要分為 4頁：第一頁為開機(jī)動(dòng)畫，第二頁為主菜單，第三頁為自動(dòng)控制，第四頁為實(shí)時(shí)監(jiān)控 。其它頁面的切換都按照此設(shè)置進(jìn) 行操作界面之間的切換。 圖 77 按鈕屬性設(shè)置 （ 3）從“元件”中選擇“按鈕”，再選擇“保持型”，然后雙擊設(shè)置其屬性，如下：。 圖 75 主菜單畫面 32 （ 2）換畫面按鈕的設(shè)置和之前設(shè)置類似，只是將“按下功能”屬性中的改變畫面鏈接到相應(yīng)的畫面，接下來幾個(gè)畫面的換畫 面按鈕屬性設(shè)置類似，不再作具體介紹。插入四個(gè)用戶窗口： 圖 72 用戶窗口 31 開機(jī)動(dòng)畫制作 （ 1）第一頁 制作開機(jī)動(dòng)畫，顯示常州工學(xué)院的圖片，其中設(shè)置“進(jìn)入”按鈕跳轉(zhuǎn)至主菜單。之前我們已經(jīng)選擇了觸摸屏的類型為昆侖通態(tài)的產(chǎn)品，之后就開始著手觸摸屏畫面的制作和觸摸屏的模擬調(diào)試。 30 第 7 章 觸摸屏系統(tǒng) 如今觸摸屏在我們的日常生活中已得到了廣泛的應(yīng)用，比如觸摸屏手機(jī)，車載導(dǎo)航。并復(fù)位告訴計(jì)數(shù)器 C600 的數(shù)值。 圖 65 高速計(jì)數(shù)器應(yīng)用 以上三個(gè)語句是在 C600 C604 C606 這 3 個(gè)高速計(jì)數(shù)器里寫入脈沖，并把脈沖數(shù)寫入 D10 D12 D14 這 3個(gè)寄存器中，為以后的比較使用。 高速計(jì)數(shù)指令的應(yīng)用 本次設(shè)計(jì)選用的 XCM 系列運(yùn)動(dòng)型控制 PLC，在此我們參考 XCM24T3E 型 (和XCM24T4E 型一樣 )，只有 C600～ C634才能用作高速計(jì)數(shù)。焊槍接觸器 KM導(dǎo)通，焊槍開始工作，定時(shí) 2S 后，焊槍 停止工作， X、 Y 分別回到設(shè)定的等待位置。當(dāng)按下一次啟動(dòng)按鈕， PLC 分別發(fā)送 1000HZ 的脈沖給 X、 Y軸， X、 Y 軸開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)寄存器中的脈沖數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)時(shí)，脈沖停止。本章為下面的軟件設(shè)計(jì)建立了基礎(chǔ)。 本章主要介紹了伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，并對(duì)各伺服單元進(jìn)行介紹。下圖為本次設(shè)計(jì)所選用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)： 圖 56 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)中使用的單位為絲，而 1 mm =100 絲 =1000 um，現(xiàn)測(cè)得絲桿的螺距為 12mm，主輪的齒數(shù)為 20，帶動(dòng)絲桿的從輪的齒數(shù)為 60，則有： 設(shè)定電子齒輪比為 110 ,則 每 1pluse 命令對(duì)應(yīng)工作物移動(dòng)的距離為 210060201 120xx010 ???? ?? 絲 （ ） 每發(fā)送一個(gè)脈沖，焊槍移動(dòng) 2 絲，即 。在伺服驅(qū)動(dòng)器中把 P001中的參數(shù)設(shè)定為 6。在這里我們只需要單相 Z+脈沖做伺服反饋的遞增高速計(jì)數(shù)，用來確定位置。 圖 52 伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)連接主電路 22 伺服單元 CNO接口 表 51 CN0 口端子說明 名稱 說明 名稱 說明 P 脈沖輸入 PUL SI2 輸入端子 2 P+5V 5V 差分輸入接入 SI3 輸入端子 3 P+24V 集電極開路接入 SI4 輸入端子 4 D 方向輸入 DIR +24V 輸出 +24V D+5V 5V 差分輸入接入 SO1 輸出端子 1 D+24V 集電極開路接入 SO2 輸出端子 2 SI1 輸入端子 1 COM 輸出端子地 圖 53 CN0 端子排列圖 本次設(shè)計(jì)所用到的端子有 P、 P+24V 和 D、 D+24V， P則輸入脈沖信號(hào)， D輸入方向信號(hào)。 伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)的連接 伺服電機(jī)作為被控制的對(duì)象，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，為了使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，使用數(shù)字伺服電機(jī)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)定位是最佳的選擇。另外， 在半閉環(huán)控制的 位置環(huán)內(nèi) ， 各組成環(huán)節(jié)的誤差可得到 一定 程度的 修正 ，而位置環(huán)外的各環(huán)節(jié)如齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差、絲杠的螺距誤差均難以消除。但是在復(fù)雜的伺服系統(tǒng)控制中選擇方案②能很大的提高精度。同時(shí)，在伺服系統(tǒng)中尋找參考原點(diǎn)是很重要的一步； 伺服方案設(shè)計(jì) 伺服設(shè)計(jì)時(shí)注意，要使設(shè)備工作效率高，誤差范圍小。 節(jié)介紹了 I/O 地址表確定軟元件， 節(jié)給出了 PLC 的主電路圖和外部接線圖，從外部接線圖可以很直觀的看出輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軟元件； 20 第 5 章 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 本次設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)，除了啟動(dòng)和急停外其主要?jiǎng)幼魇怯?3 套伺服系統(tǒng)控制，包括橫梁的左右移動(dòng)，主軸的上下移動(dòng)和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。因此，我們把 X 軸脈沖輸出分配到 YOOO,Y 軸脈沖輸出分配到 Y001， Z 軸脈沖輸出分配到 Y002。因此我們把 X 軸的信號(hào)輸入分配到 X000， Y 軸的信號(hào)輸入分配到 X006， Z 軸的信號(hào)輸入分配到 X007。 焊槍額定功率為 PN=2kw，電機(jī)額定電壓為 UN=220V，取 K=。本次設(shè)計(jì)中焊槍使用的是交流電，因此選擇交流接觸器。適用于鐵線制品、汽車零部件、不銹鋼制品、低壓電器、五金燈飾、餐廚用具、小家電、小五金等焊接。這里選用 JLXK1111 型行程開關(guān)，用來判定 X 軸、 Y 軸的原 點(diǎn)。 按鈕參數(shù)如下： 標(biāo)準(zhǔn)使用環(huán)境 :周圍溫度： 25～ +55（無冰凍） 操作濕度 — 45～ 85%RH（無結(jié)露） 接觸電阻 — ≤ 50mΩ 絕緣電阻 — ≥ 100mΩ 最高耐壓 — 3000 伏，交流 50赫茲 耐振動(dòng)性 — 50 赫茲，振幅約 1mm 耐沖擊性 — 大于 10m/s2(約 10G） 壽命 — 機(jī)械 (100 萬）電氣（ 3 萬次以上） 圖 48 XB2BA31C 按鈕 圖 49 XB2BT42C 按鈕 行程開關(guān)的選型 行程開關(guān)（限位開關(guān)）是一種常用的小電流主令電器，主要是用來檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置，用來控制機(jī)械運(yùn)動(dòng) 的方向或者行程的長短。復(fù)合按鈕的原理是本身帶有常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，當(dāng) 手指按下時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開而后常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)手指松開時(shí)，常開觸點(diǎn)復(fù)位而后常閉觸點(diǎn)復(fù)位。主要用來發(fā)布操作命令，接通或 斷開控制 電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。 系統(tǒng)主電 路中熔斷器的選擇基于點(diǎn)焊機(jī)機(jī)床的額定功率，本設(shè)計(jì)點(diǎn)焊機(jī)系統(tǒng)額定功率 10KW，額定電壓 220V。 其中參數(shù)： PLC 口 — RS232/RS485 操作溫度 — 0℃～ 45℃ 類型 — 65535 真彩色 屏幕大小 — 〞 屏幕分辨率 — 800*480 外部尺寸 (mm)— *163 輸入電壓 — DC24V 圖 46 昆侖通態(tài) TPC7062KX 系列觸摸屏 15 熔斷器的選型 熔斷器是一種廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和高低壓配電系統(tǒng)中的最普遍的保護(hù)器件，當(dāng)電路中的電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，熔斷器會(huì)自身產(chǎn)生熱量使熔體融化，從而使電路斷開。設(shè)定 YO 為伺服電機(jī)的脈沖輸出， Y4 為伺服電機(jī)的方向輸出。 ②為保證能夠通過風(fēng)扇以及自然對(duì)流進(jìn)行冷卻，在伺服驅(qū)動(dòng)器的周圍留有足夠空間。一般是通過速度 、 位置 和力矩三種方式對(duì)伺服 電機(jī) 進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度 的傳動(dòng)系統(tǒng)定位 。 其中： MS— 電機(jī)系列 110— 機(jī)座號(hào) ST— 正弦波驅(qū)動(dòng)電機(jī) M— 反饋元件代號(hào) 05030— 性能參數(shù)代號(hào) 2— 電壓等級(jí) 1P5— 功率 圖 43 信捷 MS110STM0503021P5 系列專用伺服電機(jī) ： ① MS 系列伺服電機(jī)，可以采取水平方向或者垂直方向進(jìn)行安裝，但是如果錯(cuò)誤安裝在不合適的地方，則會(huì)縮短電機(jī)的壽命，或引發(fā)意想不到的事故。） （ ） 負(fù)載慣量為 ＋ =（ 178。 （ ） △ S=20mm， W=200KG JLO=200 [20/（ 200π）178。 ⑦完成選定 在選用伺服電機(jī)時(shí)，需要依據(jù)以上步驟進(jìn)行選型。 ③根據(jù)電機(jī)慣量與負(fù)載慣量選出適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)規(guī)格。而本設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)精度要求比較高，因此選用伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)更好。 ②步進(jìn)電機(jī)依據(jù)脈沖數(shù)量及頻率工作，相對(duì)于脈沖控制的伺服電機(jī)而言，兩者 的控制方式相同。 ⑤ 可擴(kuò)展 XC 系列開關(guān)量、模擬量模塊以及 BD 板 ； 與 XC 系列 PLC 相似， XCM 系列同樣支持模塊和 BD 板的擴(kuò)展，包括開關(guān)量、溫度模擬量模塊等。 2. 信捷 XCM 系列 PLC 的特點(diǎn) ： ① 集運(yùn)動(dòng)控制功能及普通 PLC 功能于一身的可編程控制器 ； XCM 系列運(yùn)動(dòng)控制型 PLC 不僅支持運(yùn)動(dòng)控制功能，同樣支持普通 PLC 的絕大部分功能，包括高速脈沖、高速計(jì)數(shù)、中斷、 PID 控制等。 本次設(shè)計(jì)輸入點(diǎn)共 8個(gè) (X軸信號(hào)輸入、 Y 軸信號(hào)輸入、 Z軸信號(hào)輸入、一次啟動(dòng)按鈕等 )，輸出點(diǎn) 7 個(gè)（ X軸脈沖、 Y 軸脈沖等）。 硬件控制系統(tǒng) 圖 41 硬件控制系統(tǒng)框圖 由硬件控制系統(tǒng)框圖可以看出焊槍是由繼電器控制輸出，繼電器吸合焊槍工作，繼電器斷開，焊槍停止。 控制方案 硬件的選型是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此要確保在以后的生產(chǎn)中使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。 在工業(yè)生產(chǎn)中，安全需要放在首位，不單在軟件上設(shè)置安全保障，硬件電路中也需采用空氣開關(guān)和熔斷器斷路保護(hù)。 本章小結(jié) 本章介紹了控制要求和方案比較，方案比較包括控制方案的確定以及控制方向。 綜上所述，并且結(jié)合實(shí)際，本次 設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)，輸入輸出點(diǎn)都比較多，而且有伺服系統(tǒng)在里邊，所以繼電接觸器系統(tǒng)不適合采用。其優(yōu)點(diǎn)是：①外部存儲(chǔ)容量容易擴(kuò)展，設(shè)計(jì)比較靈活；②成本低，外圍的一些電路元器件價(jià)格也相對(duì)低廉；③編程使用 C 語言，相對(duì)方便，軟件設(shè)計(jì)可以直接調(diào)用現(xiàn)有的子程序簡單方便。 觸器控制系統(tǒng) 繼電接觸器控制也稱電氣控制，主要是由繼電器、接觸器、按鈕和行程開關(guān)等電氣元件組成，主要是通過線圈的吸合來控制線路的開通和斷開的。工作臺(tái)再次旋轉(zhuǎn) 45度，橫梁和主軸又 開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的第三次焊接的位置時(shí)開始第三次焊接，焊接完成后，回到等待位，最后工作臺(tái)轉(zhuǎn)到初始位置（反轉(zhuǎn) 90 度），整個(gè)加工流程結(jié)束。下圖為 工藝流程圖。當(dāng)繼續(xù)加熱 ,金屬融化形成融化核心，即 4 所指出的部分，熔核中的液態(tài)金屬在電動(dòng)力下強(qiáng)烈攪拌，熔核內(nèi)心的金屬成分均勻化，結(jié)界界面迅速消失，加熱停止后，金屬凝固，焊接完成。電阻點(diǎn)焊原理如下圖所示： 5 圖 24 點(diǎn)焊原理圖 將被焊接的焊件 3 壓緊在兩電極 2 和 5 之間，同時(shí)施加壓力 。工作臺(tái)上的伺服電機(jī)則負(fù)責(zé)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。 本次設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)由可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形工作臺(tái)、帶動(dòng)電機(jī)左右移動(dòng)的橫梁以及控制電機(jī)上下運(yùn)動(dòng)的主軸構(gòu)成。 點(diǎn)焊機(jī) 中有 正負(fù)兩極 電流，當(dāng)焊槍動(dòng)作時(shí)，正負(fù)兩級(jí)就會(huì)接通， 在瞬間產(chǎn)生高溫并 且 熔化 兩 電極間的被焊材料， 使被焊材料相結(jié)合 。③ 通電使工件接觸表面受熱，局部熔化，形成熔核 。 。 國外電焊機(jī)科技水平的現(xiàn)狀和發(fā)展 被 某些著名的電焊機(jī)生產(chǎn)廠不斷改進(jìn)，使它的可靠性進(jìn)一步提高，已接近一般電焊機(jī)的故障率，即 1%左右。因此需要發(fā)展輕型 和重型小車結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)產(chǎn)品的通用性，并可加裝成雙絲或多絲結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。現(xiàn)如今大多交流 TIG 焊機(jī)已采用矩形波輸出，大部分采用電子以及磁場(chǎng)混合控制來獲得矩形波，最近國內(nèi)也出現(xiàn)了逆變式交流矩形波 TIG 焊機(jī)，但技術(shù)尚未成熟，還有待于市場(chǎng)的考驗(yàn)。現(xiàn)設(shè)計(jì)出一款點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)，本系統(tǒng) 采用 PLC 加觸摸屏的控制，利用三套 伺服系統(tǒng)對(duì)三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行精確的控制與定位，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)效率，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化有很大的意義。 touch screenI 目錄 摘要 .................................................................................. I Abstract........