【正文】 he needs of industrial development. Therefore, the need to develop a high degree of automation control system of spot welding. Spot welding control system system control PLC paper, plus a touch screen, to a large extent improve production efficiency, reduce scrap rates. Spot welding system referred to herein using doublesided doublepoint overcurrent welding principle, the work piece is pressed between two electrodes under pressure produces resistance between the two electrodes. When a current is passed, it will have a high temperature arc, high melting temperature of the workpiece to be welded, and the current moment from the other electrode along the workpiece 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。 3 套伺服系統(tǒng)分別控制 X、 Y、 Z 軸完成精確定位， PLC 則對伺服電機驅(qū)動器進行控制，伺服驅(qū)動器則 負責(zé)驅(qū)動伺服電機。 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。當(dāng)有電流通過時 ，就會產(chǎn)生高溫電弧，高溫融化被焊接的工件，并 且電流瞬間從另一電極沿工件流至此電極 ，并 形成回路，不 對 被焊工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生傷害 。本文的 點焊機 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，減少廢品率。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。 I 摘要 點焊機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。點焊是一種重要的焊接工藝，具有成本低、生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)自動化和節(jié)省材料等特點。因此，需要開發(fā)一種自動化程度高的點焊機控制系統(tǒng)。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。 和傳統(tǒng)半自動化點焊機相比較，該設(shè)備焊出的焊點及焊縫長度分布更均勻、效率更高，節(jié)省人力。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。 關(guān)鍵詞 ：信捷 PLC；伺服電機 ；觸摸屏 II Abstract Spot welding as an important industrial appliances, occupied a very important position in today39。 servo motor。點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)省材料和易于實現(xiàn)自動化等特點。因此，需要一款新式的點焊機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，進一步提高生產(chǎn)效率。 課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢 國內(nèi)電焊機科技水平及發(fā)展趨勢 1. 逆變式手工電弧焊機以及手工電弧焊機大部分已經(jīng)采用了 IGBT 等新型電子元器件，并且在某些場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來說尚有差距。 TIG 焊機，因此發(fā)展比較快的是晶閘管式以及磁放大器式，逆變式只占一小部分。在國內(nèi)宇航工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要焊接較厚的長焊縫，要求電流在 500A 以上、負載持續(xù)率 100%的大容量 TIG 焊機，但是此類產(chǎn)品在國內(nèi)尚屬空白。大多埋弧焊機的操作部份為單一的中型小車結(jié)構(gòu)，通用性差，不夠靈活。 ，較大的如 400kVA 以上則較少，較小的如適宜于小型、微型結(jié)構(gòu)的 1kVA 以下的精密電阻焊機則更少。因此，開發(fā)和研制出自行設(shè)計制造的控制器亦是方向之一。利用 逆變焊機的固有的特征，使電弧控制邁出了新的一步。 ，但距完全的智能控制尚有距離。 、微型電阻焊機日趨成熟和普及。② 裝配準確后，送入上、下 兩 電極之間，施加壓力，使其接觸良好 。④ 斷電后保持壓力，使熔核在壓力下冷卻凝固形成焊點 。焊接電流、電極壓力、通電時間及電極工作表面尺寸等點焊工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量有重大影響。點焊機的 構(gòu)成比較 簡單， 總的來說 就是一個大功率的變壓器 。電感量在斷開和接通時會產(chǎn)生巨大的電壓變化，利用正負兩極在瞬間 接通 時產(chǎn)生的 高溫電弧 來熔化 被焊接材料， 來達到使它們結(jié)合的目的。主要加工旋轉(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。 圖 23 點焊機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 橫梁設(shè)置為 X 軸，主軸設(shè)置為 Y 軸，工作臺設(shè)置為 Z 軸，兩個伺服電機分別控制帶動電機左右移動的橫梁以及電機上下運動的主軸。同時，在 X 軸的最左端和 Y 軸的最上端都裝有限位開關(guān)。 點焊的基本原理 電阻點焊是把被焊接的工件壓緊在兩電極之間，利用電阻熱融化被焊接金屬，形成焊點的電阻焊方法。施加壓力后，變壓器 1 向焊接區(qū)通過強大的焊接電流。熱能與塑變能使接觸點的原子不斷激活，接觸面消失。 點焊機控制系統(tǒng)的工藝流程 點焊機控制系統(tǒng)劃分為：第一次焊接，回等待位。工作臺旋轉(zhuǎn)，第三次焊接，回等待位這些部分組成。 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 25 點焊機控制系統(tǒng)工藝流程圖 打開電源，焊槍在原點位置等待。之后工作臺帶動工件旋轉(zhuǎn) 45度，定位完成后橫梁和主軸又開始運轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定的第二次焊接的位置時，焊槍又開始工作，焊接 2S 后，焊槍停止工作并回等待位。 6 本章小結(jié) 本章首先介紹了點焊機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，大概了解一下點焊機控制系統(tǒng)。 7 第 3 章 控制方案比較 方案比較 確定控制方案 下面比較繼電接觸器控制系統(tǒng)， PLC 控制控制系統(tǒng)以及單片機控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點，最后選擇一種控制系統(tǒng)。具有以下優(yōu)點：①電路抗干擾能力較強；② 電路圖反應(yīng)直觀，容易掌握；③性價比高。 單片機也稱單片微型計算機，在一塊半導(dǎo)體芯片上集成有輸 入 /輸出接口、程序存儲器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲器 RAM、中央處理器 CPU、計數(shù)器和定時器以及內(nèi)部、外部中斷系統(tǒng)。缺點：①系統(tǒng)的抗干擾能力較差；②硬件設(shè)計相對復(fù)雜，電路設(shè)計工作量大，系統(tǒng)開發(fā)時間長；③需要設(shè)計獨立的電源，可靠性差； 控制系統(tǒng) 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。缺點：①價格昂貴，成本較高；②體系結(jié)構(gòu)比較封閉，各個 PLC廠家之間的硬件體系是互相不兼容的，編程語言與指令系統(tǒng)各不相同。單片機雖然體積小價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 雖然價格較高，但是卻更適 8 用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。 確定控制方向 點焊機控制系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，涉及到伺服反饋系統(tǒng)，作為畢業(yè)設(shè)計，如果將其中每個系統(tǒng)都介紹完整是不現(xiàn)實的，因此只側(cè)重于系統(tǒng)的操作過程和軟件的仿真，也就是所有的編程以及介紹只是簡單的從操作下手的?？刂埔笾饕菍^電器控制系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)以及單片機控制系統(tǒng)的比較，然后通過比較確定用 PLC 控制系統(tǒng)。 9 第 4 章 硬件設(shè)計 控制要求 本次設(shè)計要求能實現(xiàn)各運動軸的精確定位，能用觸摸屏方便快捷的進行機床的操作。同時， 產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)生存的保障，在保障安全的同時，應(yīng)盡可能采取一切措施控制精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。并且要求機床 X、 Y這兩個運動軸的定位誤差不超過 。這就要求在設(shè)計過程中，設(shè)計出性能較好、穩(wěn)定的電路和選擇性能良好的元器件。因此，選用合 適的可編程控制器和伺服系統(tǒng)是本次設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。伺服電機由 PLC 發(fā)射脈沖至伺服驅(qū)動器，控制伺服電 機的方向和距離。 10 硬件選型 PLC 選型 1. PLC I/O 點數(shù)估算 首先統(tǒng)計被控設(shè)備對輸入、輸出點的總需求量， 其次 把被控設(shè)備的信號源一一列出，認真分析輸入、輸出點的信號類型。根據(jù)以上分析，對 PLC 來說，需要提供 8 個輸入點和 7 個輸出點?？紤]到在實際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還有可能發(fā)現(xiàn)一些估算中未預(yù)見到的因素，要根據(jù)實際情況增加一些輸入、輸出信號。 ② 最多可支持 10軸脈沖輸出 ； XCM 系列包含 3軸、 4 軸、 10軸脈沖輸出，最大化滿足了用戶的控制需求。 ④ 平面轉(zhuǎn)換功能 ； 支持平面轉(zhuǎn)換 PLAN 指令，可進行 XY、 YZ、 XZ等的兩軸聯(lián)動轉(zhuǎn)換。 根據(jù)設(shè)計要求，我們選用信捷 XCM24T4E 型 PLC，有編碼器反饋。 圖 42 信捷 XCM24T4E 型 PLC 11 具體參數(shù)如下： ①輸入輸出點：輸入點 X0～ X7 和 X10～ X15,輸出點 Y0～ Y7 和 Y10～ Y11； ②編程方式：指令、 C 語言、梯形圖并用； ③處理速度 :； ④定時器： 640 點， 100ms 定時器時設(shè)置時間 ～ 秒； 10ms 定時器時設(shè)置時間～ 秒； 1ms 定時器時設(shè)置時間 ～ 秒； ⑤計數(shù)器： 640 點， 16 位計數(shù)器時設(shè)置值 K0～ 32767； 32 位計數(shù)器時設(shè)置值 K0～2147483647； ⑥額定電壓： AC100V～ 240V（超過 選用三相 220V） ⑦最大消耗功率： 15W 伺服電機的選型 ①步進電機為無反饋檢測的脈沖操作電機系統(tǒng)，而伺服電機則按反饋信號進行控制。 ③步進電機一般為低速運行，應(yīng)為步進電機轉(zhuǎn)矩在高速運行時將逐漸降低，而伺服電機在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩輸出的運行狀態(tài)。 綜上所述，步進電機沒有反饋，而伺服電機有反饋。 伺服電機主要分為兩類：直流伺服電機和交流伺服電機。 ②依據(jù)運動條件要 求選用合適的負載慣量計算公式，計算出負載慣量。 ④結(jié)合初選的負載慣量與電機慣量，計算出減速轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩。 ⑥負載轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩的和必須符合選用電機的運行轉(zhuǎn)矩特性曲線及啟動轉(zhuǎn)矩特性曲線。 12 3．選型計算 依據(jù)設(shè)計要求，當(dāng)橫梁左右移動時，由絲杠控制，滾珠絲杠慣量 178。 根據(jù)直線運動物體負載慣量計算如下： JL=W（△ S/20π）178。 ]=（ 178。=（ 178。） 電機慣量為 178。 m，極對數(shù)為 4，轉(zhuǎn)子慣量 .178。 ②在與機械連接時，使用連軸器，并