【正文】 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。由于點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)主要用到伺服電機(jī)編碼器的反饋來(lái)確定位置，因此我們選用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。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；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?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)。 PLC外部接線圖圖413 PLC外部接線圖，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(lái)。因此，我們把X軸脈沖輸出分配到Y(jié)OOO,Y軸脈沖輸出分配到Y(jié)001，Z軸脈沖輸出分配到Y(jié)002。表 44 輸出地址表名稱符號(hào)輸出地址X軸脈沖PUL1Y000Y軸脈沖PUL2Y001Z軸脈沖PUL3Y002X軸方向DIR1Y004Y軸方向DIR2Y005Z軸方向DIR3Y006焊槍KMY010在分配輸出點(diǎn)時(shí)，我們要依據(jù)信捷XCM系列PLC的使用手冊(cè)確定輸出點(diǎn)的分配。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。其中：CJ—為交流接觸器代號(hào) 20—為交流接觸器設(shè)計(jì)序號(hào) 16—說(shuō)明額定電流大小為16A圖412 CJ2016型交流接觸器 PLC的I/O地址表表43 輸入地址表名稱符號(hào)輸入地址X軸原點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)SQ1X002Y軸原點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)SQ2X003一次啟動(dòng)按鈕SB1X004二次啟動(dòng)按鈕SB2X005X軸信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)X000急停按鈕SB3X010Y軸信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)X006Z軸信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)X007在分配輸入點(diǎn)時(shí)，我們要依據(jù)信捷XCM系列PLC的使用手冊(cè)確定輸入點(diǎn)的分配。焊槍額定功率為PN=2kw，電機(jī)額定電壓為UN=220V，取K=。其效果為常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。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。在自動(dòng)控制系統(tǒng)和電力拖動(dòng)中，主要用來(lái)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(kāi)。適用于鐵線制品、汽車(chē)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。其中：JLX—代表行程開(kāi)關(guān) K—代表快速 1—為設(shè)計(jì)序號(hào) 1—為單輪轉(zhuǎn)動(dòng)式 1—說(shuō)明有1個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn) 1—說(shuō)明有1個(gè)常閉觸點(diǎn)圖410 JLXK1系列行程開(kāi)關(guān) 焊槍的選擇焊槍工作原理是利用焊機(jī)的高電流，高電壓產(chǎn)生的熱量聚集在焊槍終端，融化焊絲，融化的焊絲滲透到需焊接的部位，冷卻后，被焊接的物體牢固的連接成一體。這里選用JLXK1111型行程開(kāi)關(guān)，用來(lái)判定X軸、Y軸的原點(diǎn)。行程開(kāi)關(guān)的分類方式有很多，按照其結(jié)構(gòu)可分為微動(dòng)式、滾輪式、直動(dòng)式以及組合式；按照其外殼的防護(hù)類型又可分為開(kāi)啟式、防護(hù)式以及防塵式； JLXK1系列行程開(kāi)關(guān)適用于頻率為50HZ，直流電壓小于220V或者交流電壓為380V的控制電路中。按鈕參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)使用環(huán)境:周?chē)鷾囟龋?5～+55（無(wú)冰凍）操作濕度—45～85%RH（無(wú)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(wàn)）電氣（3萬(wàn)次以上） 圖48 XB2BA31C按鈕 圖49 XB2BT42C按鈕 行程開(kāi)關(guān)的選型行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)）是一種常用的小電流主令電器，主要是用來(lái)檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置，用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向或者行程的長(zhǎng)短。XB2系列按鈕是施耐德公司的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于交流50HZ、額定交流電壓0～380V或額定直流電壓0～220V的電路中。復(fù)合按鈕的原理是本身帶有常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，當(dāng)手指按下時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)而后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；當(dāng)手指松開(kāi)時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)位而后常閉觸點(diǎn)復(fù)位。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(kāi)時(shí)，按鈕的常閉觸點(diǎn)復(fù)位。主要用來(lái)發(fā)布操作命令，接通或斷開(kāi)控制電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。則有： （） （）查表可知選用RT161250系列熔斷器。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。常用的熔斷器有RL和RT這兩個(gè)系列，其中RL系列的額定電壓要高于RT系列。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 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(guò)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(kāi)。觸摸屏主要的功能是實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的交互，當(dāng)按下了屏幕上的按鈕時(shí)，屏幕上的反饋系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連接裝置，可以取代傳統(tǒng)的機(jī)械式按鈕面板。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。另外，在伺服驅(qū)動(dòng)器的上部安裝冷卻用風(fēng)扇。②為保證能夠通過(guò)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?chē)粲凶銐蚩臻g。，連續(xù)輸出電流6A rms，最大輸出電流18A rms，采用三相全波整流TGBT PWM控制。一般是通過(guò)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。 伺服驅(qū)動(dòng)器的選型伺服驅(qū)動(dòng)器是一種控制器，主要用來(lái)控制伺服電機(jī)，是屬于伺服系統(tǒng)的一部分，其作用類似于變頻器控制普通交流電機(jī)。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—圖43 信捷MS110STM0503021P5系列專用伺服電機(jī)：①M(fèi)S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。且考慮到現(xiàn)有因素，選用信捷公司的MS110STM0503021P5系列專用伺服電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)矩5N） （）＋=（178。） （）絲杠減速后的慣量為：178。 （）△ S=20mm，W=200KGJLO=200[20/（200π）178。減速齒輪慣量可忽略不計(jì)，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈絲杠移動(dòng)20mm，橫梁重量為200KG。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。⑤根據(jù)摩擦系數(shù)、負(fù)載慣量、運(yùn)行效率等計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩。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。 選用伺服電機(jī)時(shí)，依下列步驟進(jìn)行：①查明負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件要求，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)速度等。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。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。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。本體支持運(yùn)動(dòng)控制指令，無(wú)需另加任何模塊、RS23485兩種串口，方便各種上位機(jī)監(jiān)控、強(qiáng)大的高速計(jì)數(shù)中斷功能為客戶大大節(jié)省了電氣成本。⑤ 可擴(kuò)展XC系列開(kāi)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(kāi)關(guān)量、溫度模擬量模塊等。③ 優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)控制性能；可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)，支持普通運(yùn)動(dòng)控制指令如圓弧，直線插補(bǔ)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。除了以上的輸入輸出點(diǎn)以外，PLC與計(jì)算機(jī)、觸摸屏等設(shè)備連接，需要用專用接口，也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。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）。 硬件選型 PLC選型1. PLC I/O點(diǎn)數(shù)估算伺服電機(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。因此，選用合適的可編程控制器和伺服系統(tǒng)是本次設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。這就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)出性能較好、穩(wěn)定的電路和選擇性能良好的元器件。并且要求機(jī)床X、。同時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)生存的保障，在保障安全的同時(shí)，應(yīng)盡可能采取一切措施控制精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。第4章 硬件設(shè)計(jì) 控制要求本次設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)軸的精確定位，能用觸摸屏方便快捷的進(jìn)行機(jī)床的操作?？刂埔笾饕菍?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(guò)比較確定用PLC控制系統(tǒng)。點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，涉及到伺服反饋系統(tǒng)，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，如果將其中每個(gè)系統(tǒng)都介紹完整是不現(xiàn)實(shí)的，因此只側(cè)重于系統(tǒng)的操作過(guò)程和軟件的仿真，也就是所有的編程以及介紹只是簡(jiǎn)單的從操作下手的。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，但是卻更適用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。缺點(diǎn)：①價(jià)格昂貴，成本較高；②體系結(jié)構(gòu)比較封閉，各個(gè)PLC廠家之間的硬件體系是互相不兼容的，編程語(yǔ)言與指令系統(tǒng)各不相同。缺點(diǎn)：①系統(tǒng)的抗干擾能力較差；②硬件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，電路設(shè)計(jì)工作量大，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)；③需要設(shè)計(jì)獨(dú)立的電源，可靠性差；PLC控制系統(tǒng)主要是由PLC與用戶選擇的輸入輸出設(shè)備連接而成的。單片機(jī)也稱單片微型計(jì)算機(jī)，在一塊半導(dǎo)體芯片上集成有輸入/輸出接口、程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、中央處理器CPU、計(jì)數(shù)器和定時(shí)器以及內(nèi)部、外部中斷系統(tǒng)。具有以下優(yōu)點(diǎn)：①電路抗干擾能力較強(qiáng)；② 電路圖反應(yīng)直觀，容易掌握；③性價(jià)比高。第3章 控制方案比較 方案比較下面比較繼電接觸器控制系統(tǒng)，PLC控制控制系統(tǒng)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇一種控制系統(tǒng)。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)。之后工作臺(tái)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)45度，定位完成后橫梁和主軸又開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的第二次焊接的位置時(shí)，焊槍又開(kāi)始工作，焊接2S后，焊槍停止工作并回等待位。圖25 點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程圖打開(kāi)電源，焊槍在