【正文】 03 ????? ? （ ） AAII NfN ???? （ ） 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焊機機床的額定功率，本設(shè)計點焊機系統(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 15 熔斷器的選型 熔斷器是一種廣泛應用于控制系統(tǒng)和高低壓配電系統(tǒng)中的最普遍的保護器件，當電路中的電流超過規(guī)定值一段時間后，熔斷器會自身產(chǎn)生熱量使熔體融化，從而使電路斷開。 觸摸屏的選型 觸摸屏主要的功能是實現(xiàn)人與機器之間的交互，當按下了屏幕上的按鈕時，屏幕上的反饋系統(tǒng)可以根據(jù)預先設(shè)置編程的程式驅(qū)動各種連接裝置，可以取代傳統(tǒng)的機械式按鈕面板。設(shè)定 YO 為伺服電機的脈沖輸出， Y4 為伺服電機的方向輸出。另外，在伺服驅(qū)動器的上部安裝冷卻用風扇。 ②為保證能夠通過風扇以及自然對流進行冷卻，在伺服驅(qū)動器的周圍留有足夠空間。 最大適用電機容量 ，連續(xù)輸出電流 6A rms，最大輸出電流 18A rms，采用三 13 相全波整流 TGBT PWM 控制。一般是通過速度 、 位置 和力矩三種方式對伺服 電機 進行控制，實現(xiàn)高精度 的傳動系統(tǒng)定位 。 伺服驅(qū)動器的選型 伺服 驅(qū)動器是一 種控制器，主要 用來控制伺服電機， 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。 其中： MS— 電機系列 110— 機座號 ST— 正弦波驅(qū)動電機 M— 反饋元件代號 05030— 性能參數(shù)代號 2— 電壓等級 1P5— 功率 圖 43 信捷 MS110STM0503021P5 系列專用伺服電機 ： ① MS 系列伺服電機，可以采取水平方向或者垂直方向進行安裝，但是如果錯誤安裝在不合適的地方，則會縮短電機的壽命，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，電機額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn)， ，額定轉(zhuǎn)矩 5N） （ ） 負載慣量為 ＋ =（ 178。） （ ） 絲杠減速后的慣量為： 178。 （ ） △ S=20mm， W=200KG JLO=200 [20/（ 200π）178。減速齒輪慣量可忽略不計，電機轉(zhuǎn)一圈絲杠移動 20mm，橫梁重量為 200KG。 ⑦完成選定 在選用伺服電機時，需要依據(jù)以上步驟進行選型。 ⑤根據(jù)摩擦系數(shù)、負載慣量、運行效率等計算出負載轉(zhuǎn)矩。 ③根據(jù)電機慣量與負載慣量選出適當?shù)碾姍C規(guī)格。 選用伺服電機時，依下列步驟進行： ①查明負載機構(gòu)的運動條件要求，機構(gòu)的運動方式和運動速度等。而本設(shè)計的點焊機控制系統(tǒng)精度要求比較高，因此選用伺服電機比步進電機更好。 ④相對于步進電機，伺服電機的運行速度范圍較大，有利于速度差異較大的運行。 ②步進電機依據(jù)脈沖數(shù)量及頻率工作，相對于脈沖控制的伺服電機而言，兩者 的控制方式相同。本體支持運動控制指令，無需另加任何模塊、 RS23 485 兩種串口，方便各種上位機監(jiān)控、強大的高速計數(shù)中斷功能為客戶大大節(jié)省了電氣成本。 ⑤ 可擴展 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 板的擴展，包括開關(guān)量、溫度模擬量模塊等。 ③ 優(yōu)越的運動控制性能 ； 可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動，支持普通 運動控制指令如圓弧，直線插補等。 2. 信捷 XCM 系列 PLC 的特點 ： ① 集運動控制功能及普通 PLC 功能于一身的可編程控制器 ； XCM 系列運動控制型 PLC 不僅支持運動控制功能，同樣支持普通 PLC 的絕大部分功能，包括高速脈沖、高速計數(shù)、中斷、 PID 控制等。除了以上的輸入輸出點 以 外， PLC 與計算機、 觸摸屏 等設(shè)備連接， 需要用專用接口，也應計算在內(nèi)。 本次設(shè)計輸入點共 8個 (X軸信號輸入、 Y 軸信號輸入、 Z軸信號輸入、一次啟動按鈕等 )，輸出點 7 個（ X軸脈沖、 Y 軸脈沖等）。按鈕和接近開關(guān)都是開關(guān)量輸入，伺服反饋是信號輸入，判斷焊槍是否到達指定位置。 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。我們所選的控制方案為： PLC 控制伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器控制伺服電機來實現(xiàn)精確定位。 控制方案 硬件的選型是系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，因此要確保在以后的生產(chǎn)中使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。為了確保程序不跑丟，我們需要設(shè)置在伺服驅(qū)動就緒的情況下，可編程控制器才能夠運行，盡可能的降低次品率。 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?？刂品较蛑饕菍φ婵諌毫峥刂葡到y(tǒng)進行深入研究后，確定只研究操作過程，不深入研究各個系統(tǒng)。 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。所以，綜合比較用 PLC 控制系統(tǒng)比繼電接觸器控制系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)要合理。 綜上所述，并且結(jié)合實際，本次 設(shè)計的點焊機控制系統(tǒng)，輸入輸出點都比較多，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。其具有以下優(yōu)點：①控制功能較多，可以實現(xiàn) 計數(shù)、定時、算術(shù)運算以及邏輯運算等功能，通過編程可以實現(xiàn)復雜的控制功能；②采用觸摸屏或上機位的控制，控制界面簡潔易懂，當需要改變控制時，只需要改變程序即可，接線簡單，通用性好，對各種控制系統(tǒng)都用很強的適應性；③沒有機械觸點，可靠性高，能有效避免電弧損害、接觸不良等現(xiàn)象；④定時范圍廣并且精確；⑤耗電量小，體積較小，安裝簡單，接線和編程可以同步進行，擴展靈活多樣。其優(yōu)點是：①外部存儲容量容易擴展，設(shè)計比較靈活；②成本低，外圍的一些電路元器件價格也相對低廉；③編程使用 C 語言，相對方便，軟件設(shè)計可以直接調(diào)用現(xiàn)有的子程序簡單方便。缺點：①體積龐大，線路復雜，故障檢查維修困難，觸點動作時容易產(chǎn)生電??；②控制功能相對單一，當邏輯控制發(fā)生改變時，必須要修改整體線路，重新分配；③并且只能控制一些相對比較簡單的開關(guān)量設(shè)備，不能控制有模擬量輸入輸出的設(shè)備。 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。其次介紹了工藝流程，形象鮮明的把點焊機系統(tǒng)的工作過程在圖上反應出來，便于理解，為下面的設(shè)計做好鋪墊。工作臺再次旋轉(zhuǎn) 45度，橫梁和主軸又 開始運轉(zhuǎn)，當?shù)竭_設(shè)定的第三次焊接的位置時開始第三次焊接，焊接完成后，回到等待位，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。當按下一次啟動按鈕， PLC 發(fā)送脈沖給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器控制 X、 Y 軸的伺服電機，橫梁和主軸開始運轉(zhuǎn)，當達到設(shè)定的一次焊接的位置時，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。下圖為 工藝流程圖。工作臺旋轉(zhuǎn)，第二次焊接，回等待位。當繼續(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)金屬在電動力下強烈攪拌，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。在被焊接的焊件 3 的接觸面上形成真實的物理觸點，物理觸點隨著通電加熱的進行而不斷擴大。電阻點焊原理如下圖所示： 5 圖 24 點焊原理圖 將被焊接的焊件 3 壓緊在兩電極 2 和 5 之間，同時施加壓力 。觸摸屏則負責 人機界面，實現(xiàn)簡易化操作。工作臺上的伺服電機則負責工作臺的旋轉(zhuǎn)。實物圖 如下： 圖 21 點焊機控制系統(tǒng)實物圖 系統(tǒng)控制框圖 本系統(tǒng)由可編程控制器，上位機（觸摸屏），伺服電機及其伺服驅(qū)動器等組成，經(jīng)觸摸屏設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，可編程控制器發(fā)出運算控制信號給伺服驅(qū)動器，通過伺服驅(qū)動器控制伺服電機， 系統(tǒng)框圖如下： 4 伺服電機伺服驅(qū)動器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 號電 機 三 相 信 號控 制 信 號參 數(shù) 設(shè) 定單 相 電 源 2 2 0 V 圖 22 系統(tǒng)控制框圖 點焊機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)介紹 本次設(shè)計的點焊機結(jié)構(gòu)如下圖 23，主要由觸摸屏、可轉(zhuǎn)動的圓形工作臺、帶動電機左右移動的橫梁以及控制電機上下運動的主軸構(gòu)成。 本次設(shè)計的點焊機由可轉(zhuǎn)動的圓形工作臺、帶動電機左右移動的橫梁以及控制電機上下運動的主軸構(gòu)成。其 利用電感的 原理 將 220V 交流電 （ 可以是直流的也可以是交流的 ） 變?yōu)榈碗妷?，大電流的電源? 點焊機 中有 正負兩極 電流，當焊槍動作時，正負兩級就會接通， 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 。⑤ 去除壓力，取出工件。③ 通電使工件接觸表面受熱，局部熔化，形成熔核 。 ． 課題內(nèi)容 ，主要介紹點焊機控制系統(tǒng)的背景及現(xiàn)狀； ； ，主要比較繼電接觸器控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)； ，主要包括控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)框圖、硬件的選型、 PLC 外部接線圖及I/O 分配表； ，主要包括各伺服單元之間的連接 ,伺服驅(qū)動器的標準接線 ； ，主要包括確定軟件設(shè)計思想，軟件設(shè)計流程圖，主要程序及相應的解釋； ，包括觸摸屏的制作，離線模擬調(diào)試 ，用觸摸屏來監(jiān)控； ，以及調(diào)試中遇到的問題； 3 第 2 章 點焊機工藝的介紹 點焊機控制系統(tǒng) 系統(tǒng)原理 點焊的工藝過程為 ：① 將焊件表面清理干凈 。 。 2 （非電弧、電阻）焊技術(shù)的應用和設(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。 國外電焊機科技水平的現(xiàn)狀和發(fā)展 被 某些著名的電焊機生產(chǎn)廠不斷改進，使它的可靠性進一步提高，已接近一般電焊機的故障率，即 1%左右。點、凸焊控制器雖有進步，但大多為合資企業(yè)產(chǎn)品，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)鍵部份基本依賴進口。因此需要發(fā)展輕型 和重型小車結(jié)構(gòu)，增強產(chǎn)品的通用性，并可加裝成雙絲或多絲結(jié)構(gòu)，進一步提高生產(chǎn)率。 20xxA 以上的很少，有必要進一步發(fā)展?，F(xiàn)如今大多交流 TIG 焊機已采用矩形波輸出，大部分采用電子以及磁場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，但技術(shù)尚未成熟，還有待于市場的考驗。 ，脈沖 MIG/MAG焊機的改進方向為：減少飛濺、引弧、收弧等?，F(xiàn)設(shè)計出一款點焊機控制系統(tǒng)，本系統(tǒng) 采用 PLC 加觸摸屏的控制，利用三套 伺服系統(tǒng)對三個運動軸進行精確的控制與定位，能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)效率，對工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)自動化有很大的意義。如今，國內(nèi)傳統(tǒng)的點焊機控制系統(tǒng)自動化程度低，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。 touch screenI 目錄 摘要 .................................................................................. I Abstract............................................................................. II 第 1 章 緒 論 ......................................................................... 1 課題意義 ...................................................................... 1 課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢 ....................................................... 1 國內(nèi)電焊機科技水平及發(fā)展趨勢 ........................................... 1 國外電焊機科技水平的現(xiàn)狀和發(fā)展 ......................................