【導(dǎo)讀】點焊機作為一種重要的工業(yè)用具，在當今的工業(yè)生產(chǎn)中占著很重要的位置。如今，傳統(tǒng)的點焊機自動化程度低，生產(chǎn)效率不高，焊點質(zhì)量差，這已經(jīng)不能滿。足工業(yè)發(fā)展的需求。焊機控制系統(tǒng)系采用PLC加觸摸屏的控制方式，能很大程度的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，本文所涉及的點焊機系采用雙面雙點過流焊接的原理，工作時工件被壓。在兩個電極之間,在壓力的作用下兩電極之間產(chǎn)生電阻。成回路，不對被焊工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傷害。焊出的焊點及焊縫長度分布更均勻、效率更高，節(jié)省人力。機上下運動的主軸構(gòu)成。主要加工某公司旋轉(zhuǎn)座椅的零部件，一共有三個工位需要加。工，這三個工位的運動控制都是由伺服系統(tǒng)完成精確的定位控制。

　　

【正文】 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)計所用到的端子有 P、 P+24V 和 D、 D+24V， P則輸入脈沖信號， D輸入方向信號。 P+24V 和 D+24V 與 PLC 端的 COM 端相連接，表示采用晶體管的輸入方式。 伺服單元 CN1接口 CN1 口用于伺服驅(qū)動器與 PLC 之間的連接，主要是提供編碼器的信號 輸出，用作伺服電機的反饋。 圖 54 CN1 口端子 各針腳的定義如下表： 表 52 CN1 口針腳定義 信號名 針腳號 功能 信號名 針腳號 功能 NC 1 保留 Z 9 編碼器輸出 Z NC 2 保留 B+ 10 編碼器輸出 B+ SI5 3 多段速度選擇 TREF 11 轉(zhuǎn)矩模擬量輸入 SO3 4 準備就緒 VREF 12 轉(zhuǎn)速模擬量輸入 B 5 編碼器輸出 B GND 13 模擬量輸入用 GND A+ 6 編碼器輸出 A+ A 14 RS485 通訊 + A 7 編碼器輸出 A B 15 RS485 通訊 Z+ 8 編碼器輸出 Z+ CN1 口與 PLC 之間的連接線為 RS485 通訊線，通過模塊化的通訊連接， PLC 與伺服驅(qū)動器之間的通訊變得更加穩(wěn)定、有效。在這里我們只需要單相 Z+脈沖做伺服反饋的遞增高速計數(shù)，用來確定位置。 23 伺服單元 CN2接口 CN2 口用于伺服驅(qū)動器與伺服電機編碼器之間的連接，接受電機編碼器的輸入。 表 53 CN2 端子說明 圖 55 CN2 口端子 位置控制設(shè)定 操作模式選擇 信捷 DS221P5AS 驅(qū)動器提供位置、速度、扭矩三種基本操作模式，位置模式包括外部位置控制與內(nèi)部位置控制兩種，外部位置控制的命令是利用外部脈沖列指令來進行位置控制，內(nèi)部位置控制則是利用伺服單元內(nèi)部寄存器的預(yù)設(shè)值進行位置控制。本次設(shè)計因為需要伺服驅(qū)動器接受位置命令，控制伺服電機運動至目標位置，位置命令由 PLC 端子輸入，信號型態(tài)為 脈沖，故選擇外部位置控制。在伺服驅(qū)動器中把 P001中的參數(shù)設(shè)定為 6。外部位置控制方式中還分為 3 種方式，根據(jù)設(shè)計要求我們選擇脈沖+方向的控制方式，因此在伺服驅(qū)動器中把 P200xxx□中的參數(shù)設(shè)定為 2。脈沖指令詳細說明如下表： 表 54 外部脈沖指令說明表 指令脈沖信號形態(tài) 電氣規(guī)格 備注 符號 +脈沖列 （ DIR+PUL 信號） 最大指令頻率： 總線驅(qū)動為 500kbps 晶體管開路為 200kbps t1,t2 ≤ t3,t7 ≤ t4,t5,t6 ＞ 3μs τ≥ (τ/T) 100 ＝ 40%～ 60% 符號 (DIR) 1=正傳指令 0=反轉(zhuǎn)指令 序號 定義 序號 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，我們需要對伺服驅(qū)動器的參數(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 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。在設(shè)置好電子齒輪比后，對位置的操作變得更加的簡單方便。下圖為本次設(shè)計所選用的傳動機構(gòu)： 圖 56 機械傳動機構(gòu) 本次設(shè)計中使用的單位為絲，而 1 mm =100 絲 =1000 um，現(xiàn)測得絲桿的螺距為 12mm，主輪的齒數(shù)為 20，帶動絲桿的從輪的齒數(shù)為 60，則有： 設(shè)定電子齒輪比為 110 ,則 每 1pluse 命令對應(yīng)工作物移動的距離為 210060201 120xx010 ???? ?? 絲 （ ） 每發(fā)送一個脈沖，焊槍移動 2 絲，即 。設(shè)計中，我 們需要將焊槍定位到距離原點 500mm 的位置，則 PLC 需要發(fā)送 25000 個脈沖。 尋找參考原點 此舉是為了找出工作臺的物理零點，用作點位控制時的坐標零點，我們在調(diào)試機床的開始先在伺服驅(qū)動器內(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。 找參考原點原理如下圖： 圖 57 尋找參考點原理圖 25 找正轉(zhuǎn)側(cè)參考原點時序如下： 圖 58 正轉(zhuǎn)側(cè)參考原點時序圖 動作步驟如下： ① 在正轉(zhuǎn)側(cè)或反轉(zhuǎn)側(cè)裝上限位開關(guān)，在 /SPDA 信號的上升沿，電機以參數(shù) P295(之前已經(jīng)設(shè)定 )所設(shè)定的 速度正轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)尋找正轉(zhuǎn)側(cè)參考原點； ② 當工作臺撞到限位開關(guān)后，電機按照參數(shù) 所設(shè)定的 POT、 NOT 時的停止方式停止； ③ 再向離開限位開關(guān)的方向以參數(shù) P296 所設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)到第 n 個光電編碼器 Z相信號位置時，將該位置作為坐標零點， n 由參數(shù) P294 確定 。 本章主要介紹了伺服系統(tǒng)的設(shè)計思想，并對各伺服單元進行介紹。其中，伺服驅(qū)動器與伺服電機之間的連接是整個伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵，如何正確的接線是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。同時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 的方法，只要找到參考原點，系統(tǒng)的回原點才能進行，否則，機床將無法工作。在本章的最后確定了系統(tǒng)選用的位置控制模式。本章為下面的軟件設(shè)計建立了基礎(chǔ)。 26 第 6 章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計思想 系統(tǒng)控制主要是對焊槍進行定位，在進行軟件設(shè)計時，采用基本指令和功能指令相配合，主要用到的有輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和計數(shù)器等軟元件。所需要用到的邏輯是比較語句，用來確定是否到達焊接的指定位置。 軟件流程圖 一 次 啟動X Y 軸 動作焊 槍 工作回 原 點等 待Z 軸 旋轉(zhuǎn) 4 5 度二 次 啟動X Y 軸動 作焊 槍 工作按 下 一 次 啟 動 按 鈕焊 接 完 成X Y 到 達 設(shè) 定 位 置P L C 輸 出 脈 沖Z 軸 旋轉(zhuǎn) 4 5 度X Y 軸動 作焊 槍 工作按 下 二 次 啟 動按 鈕P L C 輸 出 脈 沖Z 軸 到 達 設(shè) 定 位 置X Y 到 達 設(shè) 定 位 置焊 接 完 成Z 軸 到 達 設(shè) 定 位 置X Y 到 達 設(shè) 定 位 置開 始焊 接 完 成觸 發(fā) X Y 限 位 開 關(guān) 圖 61 軟件設(shè)計流程圖 打開電源，焊槍在原點位 置等待。當按下一次啟動按鈕， PLC 分別發(fā)送 1000HZ 的脈沖給 X、 Y軸， X、 Y 軸開始運動，當寄存器中的脈沖數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)時，脈沖停止。焊槍接觸器 KM導(dǎo)通，焊槍開始工作，定時 2S 后，焊槍停止工作， X、 Y 分別回到設(shè)定的等待位置。當按下二次啟動按鈕， PLC 發(fā)送 1000HZ 的脈沖給 Z 軸，當寄存器中的脈沖數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)時，脈沖停止， Z 軸定位完成。定位完成后， PLC 分別發(fā)送 1000HZ的脈沖給 X、 Y 軸， X、 Y 軸開始運動，當寄存器中的脈沖數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)時，脈沖停止。焊槍接觸器 KM導(dǎo)通，焊槍開始工作，定時 2S 后，焊槍 停止工作， X、 Y 分別回到設(shè)定的等待位置。第三次焊接和第二次焊接一樣動作。最后工作臺轉(zhuǎn)到初始位置（反轉(zhuǎn) 90度），整個加工流程結(jié)束。 27 各主要程序 初始化程序 圖 62 初始化程序圖 初始化在數(shù)據(jù)存儲器中存入相應(yīng)的脈沖個數(shù)要大于實際的脈沖個數(shù)，因為是通過反饋的脈沖數(shù)來確定電機的停止，所有設(shè)定的脈沖數(shù)要大于實際需要輸出的脈沖數(shù)。 高速計數(shù)指令的應(yīng)用 本次設(shè)計選用的 XCM 系列運動型控制 PLC，在此我們參考 XCM24T3E 型 (和XCM24T4E 型一樣 )，只有 C600～ C634才能用作高速計數(shù)。而我們根據(jù)設(shè)計要求選用單相高速計數(shù)，查手冊如圖 圖 63 XCM24T3E 型 PLC 高速計數(shù)輸入端口分配 根據(jù)以上圖可知 X000 點對應(yīng) C600， X006 點對應(yīng) C604， X007 點對應(yīng) C606。 其指令形式為： 指令含義： ① HSCR：功能性指令 ② C600:高速計數(shù)器 ③ D10：寄存器 在遞增模式下，計數(shù)輸入脈沖信號，計數(shù)值隨著每個脈沖信號的上升沿遞增計數(shù)。 HSCR C600 D10 28 圖 64 計數(shù)輸入脈沖信號圖 當觸發(fā)條件成立時 ，將高速計數(shù)器 C600 內(nèi)的高速計數(shù)值讀取至寄存器 D10 中，此處占用 D10 寄存器。 圖 65 高速計數(shù)器應(yīng)用 以上三個語句是在 C600 C604 C606 這 3 個高速計數(shù)器里寫入脈沖，并把脈沖數(shù)寫入 D10 D12 D14 這 3個寄存器中，為以后的比較使用。 DPLSY 脈沖輸出指令 XCM 系列 PLC 一般具有脈沖輸出功能，通過使用不同的指令編程方式，可以進行無加速 /減速的單脈沖輸出，也可以進行帶加速 /減速的單向脈沖輸出，輸出頻率最高可達200KHZ. 其指令形式為： 指令含義： ① DPLSY:功能性指令 (32 位 ) ② K1000：脈沖輸出頻率 1000HZ ③ DO:寄存器 ④ Y0：脈沖輸出點 圖 66 脈沖輸出程序 DPLSY K1000 D0 Y0 29 以上兩條程序是發(fā)送 X Y 軸的脈沖，在初始化程序中， D0 存入 30000 個脈沖。當觸發(fā)條件成立時，從 Y0 Y1 分別輸出 1000HZ,30000 個脈沖。 精確定位程序 圖 67 精確定位程序 當高速計數(shù)器里的數(shù)值 也就是 D10 里面的脈沖數(shù)大于等于 25000 個時，立即停止從 Y0 脈沖輸出，停止 X軸運行。并復(fù)位告訴計數(shù)器 C600 的數(shù)值。 當?shù)谝淮魏附油瓿?，會置位標記信?M2， X 軸 Y 軸返回不再使用脈沖反饋 而是使用原點信號停止 X、 Y 軸的運行。 本章小結(jié) 本章主要介紹了軟件設(shè)計的思想、軟件設(shè)計流程圖和各指令在程序段中的應(yīng)用。高速計數(shù)指令和脈沖輸出指令是整個程序的關(guān)鍵，具體介紹了這兩種指令的構(gòu)成和應(yīng)用方式，為編寫程序做好鋪墊。 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，車載導(dǎo)航。在工業(yè)控制領(lǐng)域中使用觸摸屏，一個工人可以控制一個復(fù)雜的工藝，一個從未使用過計算機的人，只要知道操作步驟也可以進行操作。這里設(shè)計的點焊機控制系統(tǒng)也是通過觸摸屏進行人機界面的交互的。 PLC 專用觸摸屏的開發(fā)過程可以概述為： ①確定觸摸屏的類型；②制作觸摸屏畫面；③觸摸屏的模擬調(diào)試。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。昆侖通態(tài)的配套使用組件為 MCGS 軟件，在這款軟件里，我們可以制作動畫和模擬調(diào)試。 觸摸屏畫面的制作 觸摸屏畫面的制作我們主要分為 4頁：第一頁為開機動畫，第二頁為主菜單，第三頁為自動控制，第四頁為實時監(jiān)控 。 新建工程 圖 71 新建工程 打開 MCGS 軟件，在文件選項里點擊新建工程，選擇 TPC 類型為 TPC7062KX，點擊確定。插入四個用戶窗口： 圖 72 用戶窗口 31 開機動畫制作 （ 1）第一頁 制作開機動畫，顯示常州工學院的圖片，其中設(shè)置“進入”按鈕跳轉(zhuǎn)至主菜單。 圖 73 開機動畫 （ 2）進入按鈕設(shè)置如下： 圖 74 按鈕設(shè)置 （ 3）當按下“進入”按鈕，打開主菜單窗口，關(guān)閉開機畫面窗口。其它頁面的切換都按照此設(shè)置進 行操作界面之間的切換。 主菜單畫面制作 （ 1）第二頁設(shè)置主菜單， 2個跳頁按鈕分別連接對應(yīng)的頁面。 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，接下來幾個畫面的換畫 面按鈕屬性設(shè)置類似，不再作具體介紹。 自動控制畫面制作 （ 1）第三頁自動控制設(shè)置 圖 76 自動控制畫面 （ 2）其中除了“主菜單”和“實時監(jiān)控”兩個個換頁按鈕外，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，在此作詳細的介紹，后面不再介紹。 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