蓄电池盖自动涂胶机控制系统设计Word下载.docx
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金陵科技学院教务处制
摘要
自动涂胶系统是针对密闭封装要求高的产品和设备进行智能的粘贴缝合,以达到绝缘密封的功能,提高产品和设备的性能。
自动涂胶系统可以将涂胶原料定量、定向地通过胶头设备喷涂到目的处,通过专用的PC控制系统设备或者智能多轴机器人来控制自动涂胶控制系统,具有高精度高速度的优势。
此次课程设计采用三菱Q系列PLC,其输入端由控制开关按钮给出各种控制信号,控制整个系统的运行状态及方式,通过三菱定位模块QD75P2控制伺服驱动器,伺服驱动器通过编码器接口,用专用的传输线将信号传输给伺服电动机,并带动丝杠移动滑杆的转速和转矩的变化,将接收到的脉冲信号转换成X、Y轴上的位移运动,从而实现双轴(X、Y轴)的定位控制。
关键词:
PLC;
伺服电机;
伺服驱动器;
自动涂胶;
运动控制
目录
摘要1
第一章总体设计1
1.1整体系统方案设计1
1.2运动控制系统设计原理2
第二章硬件部分设计5
2.1可编程控制模块5
2.2伺服驱动器6
2.3硬件模块的设计9
第三章软件设计12
3.1程序设计步骤12
3.2蓄电池盖案例设计14
3.4调试过程与结果17
3.5系统实物图18
参考文献20
附录:
21
第一章总体设计
1.1整体系统方案设计
此次课程设计要求针对蓄电池盖进行自动涂胶,因此,此次设计的系统是一个典型的机电一体化系统或称为机电计算机控制系统,自动涂胶机控制系统包括机械、电气、控制三大部分。
本系统主要研究电气和控制部分。
电气部分由伺服驱动器、伺服电动机、编码器、各种检测传感器等组成;
控制部分主要由可编程控制器和伺服驱动模块等组成,并最终利用PLC实现对整个系统的电气与自动化控制,以达到此次课程设计的设计任务的要求。
本设计是由以三菱Q系列PLC作为系统的核心控制器,台州亿丰-克瑞斯KRS系列伺服驱动器、克瑞斯KRS系列伺服电机、丝杠移动滑杆、工作台等设备组合,设计出的一套运动控制系统。
该系统根据丝杠移动滑杆的工作方式,将工作平面运动坐标系是X轴与Y轴为水平面上正交的两个方向,X、Y轴能够配合实现前后、左右运动,以实现对蓄电池盖的加工要求。
X,Y轴运动包括前后移动和左右运动。
前后往复移动的装置包括移动套、滑杆组件、螺纹杆、光杆和立板等组件,这个装置用带梯形螺纹丝杆伺服电动机,当按下启动按钮,控制系统运行时,带梯形的螺纹丝杠移动滑杆就会旋转,从而操纵装置在平面工作台进行自动涂胶的操作。
该系统的模型图如图1-1所示。
图1-1系统模型图
1.2运动控制系统设计原理
此次设计的系统原理图如图1-2所示。
此次设计的控制盒模块D中由许多各控制按钮组合而成,包括一个启动按钮,一个停止按钮,一个紧急停止按钮,一个回原点按钮,一个清洗按钮以及两个限位按钮。
其中启动按钮的作用是控制整个控制系统的开始,按下启动按钮,整个系统就开始运作。
停止按钮则与之相反,控制整个控制系统的停止,当按下停止按钮是,整个控制系统就会停止工作。
紧急停止按钮是在紧急状态下使用,例如当系统出现故障或者发生误操作是,按下紧急停止按钮,系统会立即停止供电,不再处于工作状态,起到保护电路的作用。
原点按钮是控制胶头涂胶完毕后或者出现故障时按下该按钮就能立即回到原点。
清洗按钮是对胶头进行清洗,以防影响涂胶的进程及精确度。
限位按钮安装在丝杠移动滑杆的两端,当移动滑杆超出工作区域,及X轴与Y轴的最大限度区域,就会触动限位开关,当限位开关闭合后,系统就会及时做出相应的判断调整,及时纠正涂胶轨道,保证自动涂胶的准确性。
此次设计的信号处理模块B由三菱Q系列PLC组成,PLC的输入端口与按钮控制模块D相连,通过按钮来控制整个控制系统的运作,根据按钮的闭合状态将按钮控制模块的信号发送给PLC,PLC的输入端接收到控制信号,通过PLC内部的程序编码,从输出端发送出输出控制信号,该信号传递给伺服驱动模块C。
三菱Q定位模块QD75P2输出两个高速脉冲输出端口,通过两个高速脉冲输出端口分别给控制X轴与Y轴的两个伺服驱动器发送脉冲信号,从而控制X轴和Y轴的伺服驱动器,从而控制X轴和Y轴的伺服电机由于PLC的输入端与按钮控制模块D中的按钮相连,而各种按钮都是外接的,而非固定在电路板上,所以按钮控制模块的各个按钮必须通过端子排,再引线与PLC的输入端相连。
而PLC的输出端口则与伺服驱动器中的CN2接口中对应的使能,定位模块QD75P2控制脉冲以及方向控制。
此次设计的伺服驱动器模块C采用两个伺服驱动器,型号为台州亿丰-克瑞斯KRS系列伺服电机驱动器,伺服驱动器的L1、L2、L3端口接单相或三相交流220V输入给伺服驱动器供电,伺服驱动器的C端和P端用来外接再生制动电阻,起到保护伺服驱动器及控制系统的作用,伺服驱动器的U、V、W端为驱动器电源的输出,其通过传输线接到伺服电机模块E中的伺服电机,控制伺服电机的运作,PG端用来接地,起保护伺服驱动模块的作用。
伺服驱动器的CN1为通信端口,但此设计中可以不用来连线。
伺服驱动器的CN2为控制端口,控制端口通过专用的信号传输线与信号处理模块B中的PLC的输出端连接,其中CN2的6号引脚接收输入使能信号,CN2的3号引脚接收输入脉冲信号,CN2的4号引脚接收方向控制信号,伺服驱动器的CN3为编码器端口,其通过专用的信号传输线与伺服电机中的编码器连接,从而对伺服电机进行的控制,带动丝杠移动滑杆的转速和转矩的变化,达到工作平面台的丝杠移动滑杆的移动运动控制。
此次设计中的伺服电机模块E由两个台州亿丰-克瑞斯KRS系列伺服电机和由伺服电机集成的编码器组成,分别用于控制平面工作台上的丝杠移动滑杆的X轴和Y轴向的平行移动,从而实现对蓄电池盖的涂胶的位置控制和路线控制。
伺服电机接受伺服驱动模块E中的伺服驱动器发送的驱动控制信号,丝杠移动滑杆与伺服电机的传动轴相连接,根据丝杠移动滑杆的转动的圈数来决定胶头的距离控制,达到胶头在平面工作台循环往复的移位操作。
当按下启动按钮后,系统通过PLC的控制,会自动按程序编码发送脉冲信号给伺服驱动器进而控制伺服驱动电机进行涂胶运作操作,由于单位时间内胶头的出胶量是一定的,所以就利用程序编码进行编程,从而控制伺服驱动电机的转速。
图1-2系统原理图
第二章硬件部分设计
2.1可编程控制模块
PLC是常用的可编程逻辑控制器,它采用的工作方式就是顺序扫描,同时还能满足不断循环的要求。
PLC的顺序扫描就是从所编的控制程序的第一条指令开始,按顺序逐步逐条地读取程序里面所编辑的程序指令,当读取到最后一个指令后,CPU会自动跳转回去继续读取第一条指令,从而进行又一次的程序读取与执行机构的执行,从而达到顺序循环的扫描工作方式的要求,使得输出端的控制信号不断地发送给伺服驱动模块。
当整个系统开始运行后,PLC作为主控制模块,整个运行的系统经过采样、执行以及输出刷新后,又紧接着实现循环往复的功能,因此,在整个运动系统处于工作的状态时,CPU围绕可编程控制器以既定的控制速度循环执行这三个模式。
此次课程设计采用的是三菱Q系列PLC,它具有的强大的功能,能适应各种操作环境,即便是单机操作或者是极其复杂的程序控制。
实物图如图2-1所示。
图2-1PLC实物图
2.2伺服驱动器
伺服驱动器通常被用来实现信号处理模块与伺服驱动电机之间的连接,达到控制伺服电机的功效,可以起到变频的功能,但是不局限于变频器的功能,伺服驱动器能够对系统进行高精度和高速度的定位,具有一般变频器没有的功能,是此次设计的必备之选。
伺服驱动器的控制量有:
力矩、位置和速度。
我们正是合理利用这三种控制量,实现对伺服电机的高精度传动定位的控制。
此次课程设计选用伺服驱动器是台州亿丰-克瑞斯KRS系列伺服电机驱动器,伺服驱动器的实物图和原理图如图2-2、2-3所示。
图2-2伺服驱动器的实物图
图2-3伺服驱动器的原理图
(1)伺服驱动器的操作显示频的详细实物说明,如图2-4所示。
图2-4伺服驱动器操作显示频
当整个运动控制系统开始运行后,伺服驱动器处于待机的状态时,此时伺服驱动器的操作显示屏显示的限制数值为“0”,表示当前的无转速。
当伺服驱动器处于工作状态时,其转速能够生动形象地在操作面板上显示出来。
伺服驱动器运行前需要进行参数的设置,此次课程设计主要设置的参数是电子齿轮比,电子齿轮比与电机旋转的周数成正比,若设置电机旋转一周为单位量,可以得知:
上位机发射的脉冲数×
电子齿轮比=电机编码器返回的脉冲
此次课程设计设定的电子齿轮比为100。
伺服驱动器的按键设置如表格2-1所示。
表2-1伺服驱动器的按键设置
在改完此次课程设计中的伺服驱动器的参数之后,按一下set按键,界面返回到pr__,再按一次mode按键,当前仅当出现EE-SEE时,再按一下set按键,就会出现EEP--,按向上的方向键,并延迟五秒钟,当前仅当出现reset即可。
2.3硬件模块的设计
三菱Q系列PLC的基本操作流程图如图2-5所示:
2-5PLC的基本操作流程图
图2-6给出了一个简图,简单描述了此次课程设计中的继电器与Q系列PLC的连接。
伺服电动机的运行状态与其他输入点的状态结合在一起,形成闭环控制系统。
图2-6输入输出控制图
在此次课程设计中,I/O表如图2-2所示。
I/O表
X14
X轴定位完成信号
Y0
PLCREADY信号
X15
Y8
X轴正向运行JOG起动信号
X40
X轴限位
Y9
X轴反向运行JOG起动信号
X41
Y轴限位
Y10
X轴定位起动信号
YA
Y轴正向运行JOG起动信号
YB
Y轴反向运行JOG起动信号
Y11
Y轴定位起动信号
三菱定位模块QD75P2输入/输出接口内部电路如图2-7所示
图2-7定位模块QD75P2输入/输出接口内部电路
第三章软件设计
3.1程序设计步骤
此次课程设计采用的是GXWorks2软件进行程序编程,简单方便,直观易懂。
(1)X、Y轴配置向导说明:
在工程菜单栏中选择智能功能模块选择添加智能功能模块选择添加的模块类型,模块型号等设置单击确定,如图3-1所示
如图3-1
进入智能功能模块设置,对其参数进行设置,具体设置如图3-2所示
图3-2智能功能模块参数设置
进入智能功能模块设置其定位数据如图3-2所示
X轴定位数据
Y轴定位数据
图3-2
3.2蓄电池盖案例设计
按下控制系统的开关按钮,整个系统开始工作,按下某个模式的模式按钮,胶头固定在H点,沿着X轴水平移动到B点,再进行X轴和Y轴的转换,再给予一定的脉冲,胶头运行至C点,程序自动进行Y、X轴转换,再给予一定的脉冲,胶头运行至G点,程序进行Y、X轴转换,再给予一定的脉冲,胶头运行至D点,如此下去,按照既定的模型蓄电池盖,对其进行程序设计,使胶头按照既定的路线如此循环地进行涂胶工作。
如流程图3-2所示。
图3-2程序框图
将电子齿轮比设置为100,将胶头固定在H点,如图3-3所示,给予174000个脉冲,胶头在伺服电机驱动下,沿着X轴运行至B点,程序自动进行X、Y轴转换再给予432000个脉冲,胶头运行至C点,程序自动进行Y、X轴转换,给予174000个脉冲,胶头运行至G点,程序进行Y、X轴转换,再给予432000个脉冲,胶头运行至D点,程序自动进行X、Y轴转换再给予432000个脉冲,胶头运行至A点,程序自动进行Y、X轴转换,给予174000个脉冲,胶头运行至I点,程序进行Y、X轴转换,再给予432000个脉冲,胶头运行至F点,程序自动进行Y、X轴转换,给予174000个脉冲,胶头运行至E点,程序进行Y、X轴转换,再给予432000个脉冲,胶头运行至J点,涂胶整个操作结束,其中在软件设计中重复走过的路径会以2倍的速度运行。
图3-3模具图
3.4调试过程与结果
在三菱Q系列PLC的控制下,按下启动按钮,系统就会按照如下图3-4所示的图形进行注胶。
图3-4模具实物图
3.5系统实物图
总结
此次课程设计虽然用了很长的时间才能完成,但整个设计的过程却是收获颇丰。
在整个课程设计过程中我遇到了很多困难,但是我都没有气馁放弃,努力钻研,深刻钻研,利用自己身边的资源或是借阅图书馆的相关资料进行学习研究,因此,所有问题都能迎刃而解。
由于我个人的专业技术水平的有限,此次的课程设计难免会有不足的地方,还请各位老师和同学们予以批评和指正。
参考文献
[1]杰弗里.布思罗伊德.装配自动化与产品设计[M].机械工业出版社,熊永家,山传文,娄文忠.2009:
第1页
[2]Wittenberg,gunter.AssemblyEngineeringatControlTechniquesDrivesLtd[J].AssemblyAutomation,1992,12
[3]唐德威,宗德祥,邓宗全,等.涂胶机器人视觉系统的应用研究[J].机器人,2006,
(1)1-4.
[4]孙小小,柳丹平.PLC自动装配系统设计的研究[J].温州科技职业学院学报,2010,1:
[5]曹金.裂解发动机箱体主轴承座螺栓装配系统研究与设计[D].吉林大学,2007,4
[6]机械装配自动化[XX百科].
[7]王会香.自动涂胶机械手的研制与PLC应用.哈尔滨理工大学学报,2002,7(5):
31-37
[8]王要敏.国外自动化装配发展概况[J].国外组合机床,1975,S4:
第1-2
[9]吴惕华.机械制造自动化[M].机械工业出版社,2006:
[10]TheNationalRoleandimportanceofManufacturingEngineeringandAdvancedManufacturingTechnology,positionpaperofS.M.E,May8,1978
[11]张岱华.自动装配技术的现状和发展[J].机械工业自动化,1980,3:
第6页
[12]李岩.机械装配过程自动化浅析[J].中国新技术新产品,2012,11:
[13]ProfessorW.B.heginbotham.AutomaticAssemblyTomorrow[J].TheProductionEngineer,1970,6
[14]陈满足.全自动手表分轮装配系统的研究[D].厦门大学,2009,5
[15]ZhangPeiqin,WangLiangrong,WangFuhou.ResearchofCusteringTechniqueofAutomaticAssemblySystem.In:
Proceedingofthe7thinternationalConferenceinChina.机械工业出版社,1995
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