【正文】 piece flow to this electrode, and form a loop, does not harm the internal structure is the welder member. And the traditional semiautomatic welding machine pared to the device solder joints and weld length out more evenly distributed, high efficiency and save manpower. The design of the spot welding by a rotatable circular table, motor driven beam move around and up and down movement of the spindle motor control position. The main processing ponents rotating seat of a pany, a total of three stations need to be processed, these three stations precise motion control is done by the servo positioning control system. 3 sets of servo control the X, Y, Z axis for accurate positioning, PLC is to control the servo motor drives, servo drives are responsible for driving the servo motor. Keywords: XinJie PLC。因此，需要開發(fā)一種自動(dòng)化程度高的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)。 課題的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)電焊機(jī)科技水平及發(fā)展趨勢(shì) 1. 逆變式手工電弧焊機(jī)以及手工電弧焊機(jī)大部分已經(jīng)采用了 IGBT 等新型電子元器件，并且在某些場(chǎng)合可以替代弧焊整流器，但是其可靠性比起一般手工弧焊機(jī)來說尚有差距。 、微型電阻焊機(jī)日趨成熟和普及。同時(shí)，在 X 軸的最左端和 Y 軸的最上端都裝有限位開關(guān)。 6 本章小結(jié) 本章首先介紹了點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，大概了解一下點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)。控制要求主要是對(duì)繼電器控制系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)的比較，然后通過比較確定用 PLC 控制系統(tǒng)。根據(jù)以上分析，對(duì) PLC 來說，需要提供 8 個(gè)輸入點(diǎn)和 7 個(gè)輸出點(diǎn)。 伺服電機(jī)主要分為兩類：直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。） 電機(jī)慣量為 178。以此類推后兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器也是如圖所示接 法。根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求可知，復(fù)合按鈕無需用到，常開和常閉按鈕都需要用到，常開按鈕負(fù)責(zé)系統(tǒng)的一次和二次啟動(dòng)，而常閉按鈕則負(fù)責(zé)系統(tǒng)的緊急停止。 交流接觸器的工作原理：交流接觸器內(nèi)部有電磁圈，當(dāng)施加交流電壓后，鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生磁通，該磁通帶動(dòng)銜鐵克服彈簧的拉力，使得銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。其中涉及到伺服系統(tǒng)，伺服控制分為開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制三類。 完整可操作的伺服組件應(yīng)包括： ① 伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī) 。設(shè)計(jì)中，我 們需要將焊槍定位到距離原點(diǎn) 500mm 的位置，則 PLC 需要發(fā)送 25000 個(gè)脈沖。第三次焊接和第二次焊接一樣動(dòng)作。在工業(yè)控制領(lǐng)域中使用觸摸屏，一個(gè)工人可以控制一個(gè)復(fù)雜的工藝，一個(gè)從未使用過計(jì)算機(jī)的人，只要知道操作步驟也可以進(jìn)行操作。 自動(dòng)控制畫面制作 （ 1）第三頁自動(dòng)控制設(shè)置 圖 76 自動(dòng)控制畫面 （ 2）其中除了“主菜單”和“實(shí)時(shí)監(jiān)控”兩個(gè)個(gè)換頁按鈕外，其他按鈕都是保持型按鈕，現(xiàn)在我們以“ SB1”按鈕為例說明其制作過程，此頁其他 的按鈕制作過程類似，在此作詳細(xì)的介紹，后面不再介紹。 當(dāng)?shù)谝淮魏附油瓿桑瑫?huì)置位標(biāo)記信號(hào) M2， X 軸 Y 軸返回不再使用脈沖反饋 而是使用原點(diǎn)信號(hào)停止 X、 Y 軸的運(yùn)行。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。外部位置控制方式中還分為 3 種方式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選擇脈沖+方向的控制方式，因此在伺服驅(qū)動(dòng)器中把 P200xxx□中的參數(shù)設(shè)定為 2。因此 ，其精度比開環(huán)要好， 但卻不及 閉環(huán)。其它的一些輸出則分配到剩下的輸出端。 圖 411 DN225X 系列焊槍 交流接觸器的選型 接觸器是一種用于頻繁的斷開或接通大容量控制電路、交直流主電 路等大電流電路的自動(dòng)切換電器。 按鈕可分為常開、常閉和復(fù)合等類型。 ③并排安裝時(shí)，在橫向兩側(cè)各留 10mm 以上，在縱向兩側(cè)各留 50mm 以上的空間。 ]=（ 178。 ③步進(jìn)電機(jī)一般為低速運(yùn)行，應(yīng)為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩在高速運(yùn)行時(shí)將逐漸降低，而伺服電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩輸出的運(yùn)行狀態(tài)。伺服電機(jī)由 PLC 發(fā)射脈沖至伺服驅(qū)動(dòng)器，控制伺服電 機(jī)的方向和距離。單片機(jī)雖然體積小價(jià)格便宜但是其適合用于小型控制系統(tǒng)，如儀器儀表等，而 PLC 雖然價(jià)格較高，但是卻更適 8 用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。 一 次 啟動(dòng)X Y 軸 動(dòng)作焊 槍 工作回 原 點(diǎn)等 待Z 軸 旋轉(zhuǎn) 4 5 度二 次 啟動(dòng)X Y 軸動(dòng) 作焊 槍 工作按 下 一 次 啟 動(dòng) 按 鈕焊 接 完 成X Y 到 達(dá) 設(shè) 定 位 置P L C 輸 出 脈 沖Z 軸 旋轉(zhuǎn) 4 5 度X Y 軸動(dòng) 作焊 槍 工作按 下 二 次 啟 動(dòng)按 鈕P L C 輸 出 脈 沖Z 軸 到 達(dá) 設(shè) 定 位 置X Y 到 達(dá) 設(shè) 定 位 置焊 接 完 成Z 軸 到 達(dá) 設(shè) 定 位 置X Y 到 達(dá) 設(shè) 定 位 置開 始焊 接 完 成觸 發(fā) X Y 限 位 開 關(guān) 圖 25 點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程圖 打開電源，焊槍在原點(diǎn)位置等待。主要加工旋轉(zhuǎn)座椅的零部件，一共有三個(gè)工位需要加工，這三個(gè)工位的運(yùn)動(dòng)控制都是由伺服系統(tǒng)完成精確的定位控制。利用 逆變焊機(jī)的固有的特征，使電弧控制邁出了新的一步。點(diǎn)焊工藝是一種很重要的焊接工藝，具有生產(chǎn)效率高、低成本、節(jié)省材料和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。 I 摘要 點(diǎn)焊機(jī)作為一種重要的工業(yè)用具，在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中占著很重要的位置。如今，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。 2 （非電弧、電阻）焊技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)備發(fā)展迅速，現(xiàn)已有：摩擦縫焊(FrictionSeamWelding ）、 摩 擦 攪 拌 焊 (FrictionStirWelding ）、 摩 擦 堆 焊(FrictionSurfacing)、摩擦插入焊 (FrictionPlunge)、摩擦切割 (FrictionCutting)等等。實(shí)物圖 如下： 圖 21 點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)物圖 系統(tǒng)控制框圖 本系統(tǒng)由可編程控制器，上位機(jī)（觸摸屏），伺服電機(jī)及其伺服驅(qū)動(dòng)器等組成，經(jīng)觸摸屏設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，可編程控制器發(fā)出運(yùn)算控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器，通過伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)， 系統(tǒng)框圖如下： 4 伺服電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器P L C三 相 電 源 2 2 0 V觸 摸 屏D C 2 4 V編 碼 器 反 饋 信 號(hào)電 機(jī) 三 相 信 號(hào)控 制 信 號(hào)參 數(shù) 設(shè) 定單 相 電 源 2 2 0 V 圖 22 系統(tǒng)控制框圖 點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)介紹 本次設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖 23，主要由觸摸屏、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。當(dāng)按下一次啟動(dòng)按鈕， PLC 發(fā)送脈沖給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器控制 X、 Y 軸的伺服電機(jī)，橫梁和主軸開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的一次焊接的位置時(shí)，焊槍開始工作，焊接 2S 后，焊槍停止工作，回到設(shè)定的等待位置。所以，綜合比較用 PLC 控制系統(tǒng)比繼電接觸器控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)要合理。按鈕和接近開關(guān)都是開關(guān)量輸入，伺服反饋是信號(hào)輸入，判斷焊槍是否到達(dá)指定位置。 ④相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)的運(yùn)行速度范圍較大，有利于速度差異較大的運(yùn)行。） （ ） 絲杠減速后的慣量為： 178。另外，在伺服驅(qū)動(dòng)器的上部安裝冷卻用風(fēng)扇。常閉按鈕的原理是當(dāng)用手指按下按鈕帽時(shí)，按鈕的常閉觸點(diǎn)閉合；當(dāng)手指松開時(shí)，按鈕的常閉觸點(diǎn)復(fù)位。在自動(dòng)控制系統(tǒng)和電力拖動(dòng)中，主要用來控制電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也可以控制其他負(fù)載，比如電焊機(jī)、電熱設(shè)備以及電容器組等，這里我們需要控制焊槍的吸合和斷開。 19 PLC 外部接線圖 圖 413 PLC 外部接線圖 本章小結(jié) 本章 節(jié)介紹了硬件設(shè)計(jì)需要達(dá)到的要求， 節(jié)提出了控制方案， 節(jié)主要介紹了硬件系統(tǒng)框圖， 整個(gè)硬件設(shè)計(jì)所涉及到的硬件輸入輸出進(jìn)行歸類，最后以框圖的形式展現(xiàn)出來。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。脈沖指令詳細(xì)說明如下表： 表 54 外部脈沖指令說明表 指令脈沖信號(hào)形態(tài) 電氣規(guī)格 備注 符號(hào) +脈沖列 （ DIR+PUL 信號(hào)） 最大指令頻率： 總線驅(qū)動(dòng)為 500kbps 晶體管開路為 200kbps t1,t2 ≤ t3,t7 ≤ t4,t5,t6 ＞ 3μs τ≥ (τ/T) 100 ＝ 40%～ 60% 符號(hào) (DIR) 1=正傳指令 0=反轉(zhuǎn)指令 序號(hào) 定義 序號(hào) 定義 1 A+ 9 U 2 B+ 10 W 3 Z+ 11 屏蔽線 4 U+ 12 GND 5 W+ 13 5V 6 A 14 V+ 7 B 15 V 8 Z 24 電子齒輪比的設(shè)定 在設(shè)定電子齒輪時(shí)，我們需要對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置參考下表 ： 表 55 電子齒輪設(shè)置 參數(shù)代號(hào) 含義 設(shè)定范圍 設(shè)定 值 P202 電子齒輪分子 1～ 65535 10 P203 電子齒輪分母 1～ 65535 1 為了保證控制精度，我們從開始到結(jié)束都使用電子齒輪比，并且設(shè)定值為 10/1。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。 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。 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：。 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。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。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 。 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。 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)。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。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。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。） （ ） 負(fù)載慣量為 ＋ =（ 178。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。 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）。 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。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。