宋小军电阻点焊机司服控制课程设计

宋小军电阻点焊机司服控制课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 宁夏理工学院课程设计 绪论 本课程设计主要是应用EM253来完成电阻点焊机伺服控制。电阻点焊是一种主要的钢铁板连接 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，广泛应用于汽车及航空等工业部门。在汽车工业中，电阻点焊的低成本，易实现高速自动化生产等特点决定其仍然是轿车车身装配的主要连接方法。伺服焊枪的最大特点是以伺服装置代替拨动装置，按照预告编制程序，由伺服控制器发出指令，控制伺服电机按照既定速度、位移进给，形成对电极位移与速度的精确控制，脉冲数量与频率决定电极位移与速度，电机转矩决定电极压力。EM253位置控制模块是西门子S7-200的特殊功能位置控制模块，它能产生脉冲串，用于步进电机与伺服电机的速度和位置的开环控制。 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。 初次使用定位模板 EM 253 的用户。 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 包括一些调试的步骤，使用经验，等等。但是，该文档无法取代《SIMATIC S7—200 系统手册》。建议:用户通过此文档掌握了初步调试和使用模板的方法以后，还是要认真、仔细阅读《SIMATIC S7—200 系统手册》第9 章，进一步加深对定位模板 EM 253 的理解。该文档，希望对初次使用定位模板EM 253 的用户，可以起 到帮助入门的作用。定位模板 EM 253 模板的使用者，应该有STEP 7-MicroWIN 软件操作的基础知识。 宁夏理工学院课程设计 第一章 电阻点焊机 1.1 电阻焊接原理 1.1.1什么是电阻焊 电阻焊是焊件组合后通过施加压力，利用电流流过接头的接触面及临近区域产生的电阻热进行焊接的方法。如图1.1.1所示: 图1.1.1 图1.1.2 宁夏理工学院课程设计 1.1.2焊接原理 利用焦尔热进行焊接:Q=IRt 2 式中:Q——产生的热量(J)、I——焊接电流(A)、R——电极间电阻(欧姆)、 t——焊接时间(s) 如图1.1.2所示: 参数设置: 电流:6KA 压力:0.5Mpa 时间:5s 1.2 焊接热的产出及影响因素 1.2.1电阻R及影响R的因素 电极间电阻包括工件本身电阻Rw，两工件间接触电阻Rc，电极与工件间接触电阻Rew. 即R=2Rw+Rc+2Rew 。当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的 电阻率,因此,电阻率是被焊材料的重要性能.电阻率高的金属其导电性差(如不锈钢)电阻率低的金属其导电性好(如铝合金)。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时，前者可用较小电流(几千安培)，而后者就必须用很大电流(几万安培)。我们使用的电镀锌钢板带也是属于前者,经调试6K安培可满足我们产品的点焊。电阻率不仅取决与金属种类，还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。 接触电阻存在的时间是短暂，一般存在于焊接初期，由两方面原因形成: 1)工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层，会使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。 2)在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。 电极与工件间的电阻Rew与Rc和Rw相比，由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低，因此很小，对熔核形成的影响更小，我们较少考虑它的影响。 1.2.2焊接电流的影响 从公式(1)可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此，在焊接过程中， 它是一个必须严格控制的参数。我们的产品选用的是6KA。 宁夏理工学院课程设计 1.2.3焊接时间的影响 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间(强条件，又称硬 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 )，也可采用小电流和长时间(弱条件，也称软规范)。选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。 点焊过程的通电时间，由焊工根据工件予设定焊接时间自动加以控制，时间范围0.1秒—9.9秒，合适的焊接时间，使工件每一点保持一定的焊接质量和成型。 现用点焊机，主要适用于低碳钢薄铁板的点焊，当点焊厚度少于1+1 mm的簿板时，宜采用强规范焊接法，在点焊较厚板时，可以延长通电时间，现点焊铁件+螺母=1+3.35mm，时间5s。 1.2.4电极压力的影响 电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，而焊接电流增大的幅度却不大，不能 影响因R减小引起的产热减少。因此，焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的同时，增大焊接电流。本 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是0.5Mpa,是电流在6KA时的最好状态 1.2.5.电极形状及材料性能的影响 由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。解决办法是日保养和定期更换。 1.2.6.工件表面状况的影响 工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧 化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。我们将在生产过程中进行控制，进行对工件的表面处理 宁夏理工学院课程设计 1.3 焊接循环 1.3.1点焊的焊接过程 点焊的焊接过程由三个相联的阶段: 1)预压阶段——电极下降到电流接通阶段，确保电极压紧工件，使工件间有适当压力。 2)焊接时间——焊接电流通过工件，产热形成熔核。 3)维持时间——切断焊接电流，电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。 现我们产品点焊时间为5s，其时间分步如下表1.3.1: 表1.3.1 1.3.2通用阻焊机的各部名称 如图1.3.2所示: 图1.3.2 通用阻焊机的各部名称 宁夏理工学院课程设计 固定式点焊机 悬挂式点焊机 多点点焊机 热压焊机 搭接焊机 凸焊机(点凸焊机) 电阻焊机 缝焊机(滚焊机) 电阻对焊 对接焊机 闪光对焊 1.3.3根据焊接方法的分类 图1.3.3 1.4电阻点焊的五大要素 电阻点焊的五大要素有1、焊接电流2、焊接时间3、加压力4、电流密度(电极先端直径)5、电极及工件材质 1.4.1焊接电流 由热量公式Q = IRt，可见电流对产热的影响比电阻R和时间 t两者都大。因此焊接时必须保证焊接电流的适宜和稳定。 焊接时电流选用应接近C点处，抗剪强度增加缓慢，越过C后，由于飞溅或工件表面压痕过深，抗剪强度会明显降低。 1.4.2焊接时间 阻焊时为了保证熔核尺寸和焊点强度，根据热量公式Q = I2Rt，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充，为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间(强条件，又称强规范)，也可以采用小电流和长时间(弱条件，又称弱规范)。选用强条件还是弱条件，则取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率，但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。 2 宁夏理工学院课程设计 1.4.3加压力 电极压力对两电极间总电阻R有显著影响，随着电极压力的增大，R显著减小，此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的产热的减少，因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低，在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。如图1.4.3所示: 图1.4.3 1.5 电阻焊接主要优缺点及应用 1.5.1电阻焊接主要优点 1、热量集中，加热时间短。焊接变形小。 2、冶金过程简单，不需要填充材料及熔剂，不需要保护气体 3、能适应多类同种及异种金属的焊接，包括镀层钢板 4、工艺过程简单，易于实现机械化和自动化，操作简单 5、焊接生产效率高，成本低 1.5.2电阻焊接主要缺点 1、耗电量大，需要大容量的电源。 宁夏理工学院课程设计 2、对影响焊接强度的内在指标(如熔核直径、焊透率)目前无法做到无损检验。 1.6 电阻点焊的工艺参数 1.6.1电阻点焊的工艺参数 点焊工艺参数包括电极力、通电时间、电流大小、电极材质及先端尺寸及形状等参数 1.6.2时序图 时序图如图1.6.2所示: 时间一般用周波 表示 1周波,0.02秒 (在电源为 50Hz时) 也有用毫秒表示 图1.6.2 1.6.3电极材料的选用原则 电极用以直接向工件传递压力和电流，工作条件恶劣，尤其是在点焊时，通过工作端面的电流密度很大，压强也很高，因而易发热而软化，有时还会与工件表面固熔，从而损坏工件和电极表面。为此结构上要考虑冷却，选用导电率高硬度高并且还要软化温度高的材料，如下图1.6.3所示: 宁夏理工学院课程设计 图1.6.3 低碳钢的点焊 低碳钢的含碳量低于0.25%。其电阻率适中，需要的焊机功率不大;塑性温度区宽，易于获得所需的塑性变形而不必使用很大的电极压力;碳与微量元素含量低，无高熔点氧化物，一般不产生淬火组织或夹杂物;结 晶温度区间窄、高温强度低、热膨胀系数小，因而开裂倾向小。这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流、电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。见表1.6.3一: 宁夏理工学院课程设计 表1.6.3一 不锈钢的点焊 不锈钢的电阻率高、热敏感性强，导热性差，因此与低碳钢相比，可采用较小的焊接电流、较短的焊接时间及较高的电极压力，以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢点焊参考数据。见下表1.6.3二: 表1.6.3二 宁夏理工学院课程设计 铝 合 金 的 点 焊 电导率和热导率较高:必须采用较大电流和较短时间，才能做到既有足够的热量形成 熔核;又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降低接头的抗腐蚀性。塑性温度范围窄、线膨胀系数大:必须采用较大的电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大的内部拉应力而引起的裂纹。也可以采用在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。表面易生成氧化膜:焊前必须严格清理，否则极易引起飞溅和熔核成形不良，使焊点强度降低。 铝合金点焊时，由于电流密度大和氧化膜的存在，很容易产生电极粘着,不仅影响外 观质量，还会因电流减小而降低接头强度,为此需经常修整电极。 1.7负载持续率的计算 使用率的计算方法(实际通电持续率是多少) 1小时内的焊接点数×1点的周波/60分×60秒×频率(Hz) ×100,-------(1式) 实际允许负载持续率的计算方法(实际测定电流下可使用到多少) {最大短路电流(铭牌值)×0.9 /焊接电流(测定值)}2×额定使用率(铭牌 值)(%)-------(2式) 上述计算结果的(1)式值应等于或小于(2)式值 超负荷使用将会导致焊接变压器或可控硅等部件损坏 1.8 焊机的选用原则 1.8.1焊机的选用原则 根据被焊工件的材质、厚度、尺寸形状、生产效率、生产方式等条件 1、确定焊接方式(点焊、凸焊、缝焊) 2、初选焊接规范:焊接电流、焊接时间、焊接压力、(缝焊时考虑焊接速度) (必要时进行试焊可确定焊接规范及确认焊接效果) 3、确定焊机的开口尺寸(臂深和开口) 4、根据焊接规范和开口尺寸选定焊机的额定容量 确定额定容量时应考虑留有设备余量按85,选定 宁夏理工学院课程设计 由于焊机的开口尺寸和容量不同，焊接回路中阻抗和感抗(感抗的大 小与开口尺寸形成的包容面积有关)所以要考虑焊接回路的电流损失。 5、根据焊接压力的开口确定额定加压力(0.5MPa气压下)和工作行程(汽缸直径和行程) 6、确定额定冷却水流量,考虑焊接变压器容量及温升，可控硅的规格、导电板截面，电极的形式等参数。 7、确定电极头的材质及形状尺寸，根据被焊工件材料和形状选定。 宁夏理工学院课程设计 第二章 伺服控制 2.1 伺服控制系统简介 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。 机电一体化对伺服系统的技术要求是什么, 机电一体化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。 由于伺服焊枪由伺服电机驱动，可以对焊接过程进行精确控制，同时，伺服焊枪利用伺服电机驱动加压轴，因而可以协调控制好焊枪的移动轴，实现有效的焊点间移动，以前动焊枪无法焊接的位置现都可以由伺服焊枪来焊接。 伺服电机转矩和速度作为电机控制器的输出量，其变化量可以容易地 转变为电极力和电极位置的变化，并且使电极 力和电极位移信号的在线实时监控变得可行，电极位置、在线失效探测和电极补偿的准确测量也就比气动焊机更容易。 2.2 直流伺服电机 2.2.1直流伺服电机的结构 直流伺服电动机主要由磁极、电枢、电刷及换向片结构组成(如图2.2.1a 所示)。其中磁极在工作中固定不动，故又称定子。定子磁极用于产生磁场。在永磁式直流伺服电动机中，磁极采用永磁材料制成，充磁后即可产生恒定磁场。在他励式直流伺服电动机中，磁极由冲压硅钢片叠成，外绕线圈，靠外加励磁电流才能产生磁场。电枢是直流伺服电动机中的转动部分，故又称转子，它由硅钢片叠成，表面嵌有线圈，通过电刷和换向片与外加电枢电源相连(如图2.2.1b所示)。 宁夏理工学院课程设计 图2.2.1a直流伺服电动机基本结构 图2.2.1b电枢等效电路 2.2.2 直流伺服电机的结构与工作原理 直流伺服电动机是在定子磁场的作用下，使通有直流电的电枢(转子)受到电磁转矩的驱使，带动负载旋转。通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流伺服电动机的旋转方向和速度。当电枢绕组中电流为零时，伺服电动机则静止不动。 直流伺服电动机的控制方式主要有两种:一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制 电动机的转速和输出转矩;另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。 采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方 宁夏理工学院课程设计 式比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别。 2.2.3 直流伺服电机的优点以及影响因素 直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应快等优点。尽管其结构复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用。 与直流伺服电动机比较，交流伺服电动机不需要电刷和换向器，因而维护方便和对环境无要求;此外，交流电动机还具有转动惯量、体积和重量较小，结构简单、价格便宜等优点;尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。 分析影响直流伺服电机的影响因素: (1)驱动电路对机械特性的影响 (2)直流伺服电动机内部的摩擦对调节特性的影响 (3)负载变化对调节特性的影响 宁夏理工学院课程设计 第三章 定位模块 EM 253的点焊机方案 3.1定位模块 EM 253 3.1.1定位模块 EM 253简介 ,EM,,,位置控制模块是西门子S,,,,,的特殊功能位置控制模块，它能产生脉冲串，用于步进电机与伺服电机的速度和位置的开环控制。 定位模块 EM 253 订货号为:6ES7 253--1AA22--0XA0" 如图3.1.1所示为EM253位置控制原理图，定义伺服驱动器工作在脉冲+方向模式下。P0口发送脉冲，P1口发送方向，DIS端硬件使能放大器，并同时清除放大器错误，LIM-、LIM+、REF分别控制电机左限位、右限位以及参考点。 图3.1.1位置控制原理图 3.1.2使用定位模板 EM 253 做开环位置控制 用户使用定位模板 EM 253 做开环位置控制，调试的基本思路为: 1) 根据所选择的步进电机驱动器，完成相应的模板接线; 2) 通过STEP 7 Micro/WIN 软件的"Position Control Wizard "配置工具，在离线的情况下，配 置定位模板 EM 253 的运动参数、运动轨迹包络，等等; 3) 应用"POSx_CTRL "命令编制程序。使用SM 0.0 接通参数"EN"、 宁夏理工学院课程设计 "MOD_EN"; 4) 确保S7 - 200 PLC 的模式开关设置为TERM 或者RUN; 5) 下载用户的项目(包括Program Block，Data Block，System Block)到S7 -200 PLC; 6) 确保S7 - 200 PLC 运行状态由STOP 到RUN ，再由RUN 到STOP。完成模板的自检、初 始化操作; 7) 确保定位模板 EM 253 运行状态为:LED 灯"MF"灭，"MG"常亮、"PWR" 常亮; 8) 选择Tools > "EM 253 Control Panel"。如果，电机的驱动器"使能信号"来自"DIS "输出，那么，首先"Activity DIS output "，使"DIS "输出LED 灯常亮;然后，再调试设置的运动参数、运动轨迹包络，等等; 9) 按照用户的工艺，编制用户程序。下载用户程序到S7 - 200 PLC; 10) 调试用户程序; 11) 结束。 3.1.3准备工作 带有STEP 7 Micro/WIN 软件的编程设备，软件版本 V3.2 以上; PC/PPI 电缆，或者CP5611/5511/5512/5411 卡和MPI 电缆; 一个CPU22X， 订货号为 6ES7 xxx-xxXX21-xXXx ，固件版本 V 1.2 或更高版本; 一个EM253 定位模板，订货号为 6ES7 253-1AA22-0XA0; 一台SIMATIC FM-STEP DRIVER/SIMOSTEP Power Controller ; (订货号为6SN12 27 - 2ED10 - 0HA0); 一台步进电机(如:SIMOSTEP 1FL3042，4NM，2.0A。 (订货号为 1FL3042-0AC31-0BK0); 三个行程开关或者接近开关(根据模板接线的不同，接近开关可以选择源型，或者漏型输入类型)分别作为:硬件左极限位置开关、硬件右极限位置开关和参考点开关。 宁夏理工学院课程设计 3.1.4定位模板EM 253输入、输出点说明 表3.1.4 定位模板EM 253输入、输出点说明 宁夏理工学院课程设计 3.1.5定位模板 EM253 安装和接线 图3.1.5 定位模板 EM 253 内部的输入、输出点接线图 3.2使用向导配置定位模块EM253 3.2.1应用"Position Control Wizard"配置定位模板 EM 253 通过"Position Control Wizard "配置工具，帮助用户在离线的情况下，轻松地一步步配置定位模板 EM 253 的运动参数、运动轨迹包络，等等; 宁夏理工学院课程设计 下面操作的描述，是针对使用编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6而言。 应用"Position Control Wizard"配置定位模板 EM253，运行"Position Control Wizard "配置工具。 S7-200 PLC 通过扩展模块EM253实现开环定位控制一个相对运动完成一个定长点焊的操作，其基本步骤包括: (1)根据所选择的步进电机驱动器，完成模板接线 (2)通过STEP 7 Micro/Win软件的“EM253位控”向导配置定位模块 EM253的运动参数、运动轨迹包络等; (3)编写S7-200控制程序; (4)使用EM253控制面板进行调试。 连接定位模块EM253和步进电机驱动器的接线请参照参考文献及相关说明书。 3.2.2使用向导配置定位模块EM253 启动STEP 7 Micro/Win软件，单击“工具”菜单“位置控制向导?”打开位置控制向导，选择“配置EM253位控模块操作”，单击“下一步”按钮，进入“EM253位控模块配置”的模块位置对话框。单击 “下一步”按钮，进入系统测量单位配置对话框，如图 3.2.2a所示。 单击图3.2.2“下一步”按钮，进入“定义模板输入信号LMT+、LMT-、STP功能”对话框，如图3.2.2b所示。 单击“下一步”按钮，进入“定义电机速度”对话框，如图3.2.2c所示。 单击“下一步”按钮，进入“手动参数设置”对话框，如图3.2.2d所示。 单击“下一步”按钮，进入“加减速时间参数设置”对话框，如图3.2.2e所示。 图3.2.2a “EM253位控模块配置”的模块位置对话框 宁夏理工学院课程设计 图3.2.2b EM253位控模块配置 图3.2.2c 定义电机速度 图3.2.2d所示 手动参数设置 宁夏理工学院课程设计 单击“下一步”按钮，采用默认配置名称，完成向导的配置，则系统自动生成了11个子程序，如表3.2.2所示。每一个子程序，都是以“POSx_”作为名称前缀，这里的“x”表示模板的位置。 图3.2.2e加减速时间参数设置 表3.2.2 11个子程序 3.3 相关子程序 (1)POSx_CTRL子程序 该子程序用于自动装载模块已经配置的运动控制参数和轨迹，使能、初始化定位模块 宁夏理工学院课程设计 EM253，如图3.3.(1)所示。 该子程序在每个项目中只能使用一次，且要确保在每个扫描周期调用该命令。 (1) POSx_CTRL子程序 (2)POSx_MAN子程序 (3)POSx_GOTO子程序 图3.3 (2)POSx_MAN子程序 该子程序将定位模块EM253的操作模式置为“手动模式”，如图3.3.(2)所示。 只有在“POSx_CTRL” 、“POSx_DIS”(如果存在的话)命令被执行后，才允许执行本命令。置位输入参数“RUN”。 置位输入参数“JOG_P”或者“JOG_N”时间超过0.5秒，可以使电动机按照相应的方向和“定位控制向导”配置工具所定义的速度(JOG_SPEED)运转。 输出参数“Dir，Error，C_Pos，C_Speed”提供了定位模块EM253的当前运动状态、出错信息、运行位置、运动速度、运动方向。 (3)POSx_GOTO子程序 该子程序可以使机械设备按照“GOTO”命令给出的速度值、位置值，以指定的操作模式运动到相应的机械设备坐标系位置，如图3.3.(3)所示。 只有在“POSx_CTRL”、“POSx_DIS”、“POSx_RSEEK” (如果存在的话)命令被执行以后，才允许执行“POSx_GOTO”命令;借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动GOTO命令; 置位操作输入参数“EN”，置位输入参数“Abort”，输入参数“Pos，Speed”，输入参数“Mode”，输出参数“Done，Error，C-Pos，C_Speed”。 (4)POSx_RUN子程序 该子程序使电动机按照预先定义好的运动轨迹包络，移动到指定的机械位置，如图 3.3.(4)所示。 只有在“POSx_CTRL”、“POSx_DIS”、“POSx_RSEEK”命令被执行以后，才允许执行RUN命令;借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动RUN命令; 宁夏理工学院课程设计 置位操作输入参数“EN”，置位输入参数“Abort”，输入参数“Profile”; 图3.3(4)POSx_RUN子程序表 表3.3.(4) 高级运动控制的命令代码 输出参数“Done”为1时，复位操作输入参数“EN”; 输出参数“Done，Error，C_Profile，C_Step，C_Pos，C_Speed”提供了定位模块EM253的当前运动状态、出错信息、运动轨迹包络编号、运动轨迹包络中的运行阶段、运行位置、运动速度如表3.3.(4)所示。 (5)POSx_RSEEK子程序 该子程序使电动机按照预先定义好的找寻参考点的模式，移动机械设备到指定的位置，停止运动，分配机械坐标位置值(RF_OFFSET)给控制系统，并且在输出点“CLR”输出一个50毫秒的脉冲信号，如图3.3.(5)所示。 (6)POSx_LDOFF子程序 在机械设备按照预先定义的模式建立了机械参考坐标系以后，可以根据工艺需要，运动机械设备到达指定的机械坐标位置，然后执行“POSx_LDOFF”命令，通过定位模板EM253改变当前的机械坐标位置值为“0”，重新定义机械参考点坐标系。如图3.3.(6)所示。 (5)POSx_RSEEK子程序(6)POSx_LDOFF子程序 (7)POSx_LDPOS子程序(8)POSx_SRATE子程序 图3.3 宁夏理工学院课程设计 (7)POSx_LDPOS子程序 该命令使定位模板EM253改变当前的机械坐标位置值为输入参数值“New_Pos”，如图3.3.(7)所示。 编程使用时，需借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动LDPOS命令; 置位操作输入参数“EN”，输入参数“New_Pos”，输出参数“Done”为1时，复位操作输入参数“EN”，输出参数“Error，C_Pos”。 (8)POSx_SRATE子程序 该命令使定位模板EM253改变配置参数“加速度时间、减速度时间、轨迹拐点时间”，如图3.3.(8)所示。 编程使用时，需借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动SRATE命令; 置位操作输入参数“EN”，输入参数“ACCEL_Time、DECEL_Time、JERK_Time”，输出参数“Done”为1时，复位操作输入参数“EN”，输出参数“Error”。 (9)POSx_DIS子程序 该命令可以用来“使能”和“禁止”操作电动机驱动器，如图3.3.(9)所示。 使用SM0.0置位操作输入参数“EN”，启动DIS命令，控制输出端子DIS，使能操作电动机驱动器，复位操作输入参数“DIS_ON”，则停止输出端子DIS，非使能操作电动机驱动器;输出参数“Error”，提供了定位模块EM253的当前出错信息。 图3.3 (9)POSx_DIS子程序 (10)POSx_CLR子程序 (11) POSx_CFG子程序 (10)POSx_CLR子程序 该命令使定位模板EM253在CLR输出端子上产生一个50毫秒的脉冲，如图3.3.(10) 宁夏理工学院课程设计 所示。 编程使用时，需借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动CLR命令。 (11)POSx_CFG子程序 该命令使定位模板EM253用当前的“定位模板EM253配置参数和预定义运动轨迹包络”与最新的做比较，重新装载最新的“定位模板EM253配置参数和预定义运动轨迹包络”。 图3.3.(11)所示为POSx_CFG命令，编程使用时需借助判断CTRL命令输出参数“Done”的状态，确保模板在没有执行任何其他运动控制之前，启动CFG命令。 3.4主程序(点焊机伺服控制) 这是一个相对运动的例子，完成一个定长点焊的操作。该例子不需要RP寻找模式或移动包络，长度可以是脉冲或工程单位。输入长度(VD500)和目标速度(VD504)，当启动(I0.0)接通时，设备启动。当停止(I0.1)接通时，设备完成当前操作则停止。当紧急停止(I0.2)接通时，设备终止任何运动并立即停止。如果输入长度和反馈长度(VD600)相等，且设备完成脉冲信号输出后(EM253)，则进行相应的动作。 3.4.1使用EM253控制面板 STEP 7 Micro/Win软件提供了一个EM253控制面板用于帮助开发运动控制方案，以便在开发过程的启动和测试阶段监控定位模块的操作，如图3.4.1a所示。 使用EM253控制面板可以验证定位模块是否正确接线，调整配置运动控制参数，测试每一个预定义的运动轨迹包络。 图3.4.1a中的“操作”选项卡显示当前设备运行速度、位置和方向信息，监控到定位模板EM253多数的输入、输出点状态信息(不包括“脉冲发送”信息)。 宁夏理工学院课程设计 图3.4.1 a 定位模块EM253控制面板 单击图中“配置”选项卡，进入参数配置界面，如图图3.4.1 b所示。 图3.4.1 b 参数配置界面 单击图3.4.1 a中“诊断”选项卡，进入错误诊断界面，如图图3.4.1 c所示。 宁夏理工学院课程设计 图3.4.1 c 错误诊断界面 3.4.2主程序 主程序如图 3.4.2 图3.4.2 宁夏理工学院课程设计 宁夏理工学院课程设计 图 3.4.2 图3.4.2 点焊机主程序 宁夏理工学院课程设计 参考文献: 黄俊，五兆安.电力电子技术(第四版).北京:机械工业出版社，2010 殷洪义，吴建华.PLC原理与实践(第1版).北京:清华大学出版社，2008 李方圆.西门子S7系列PLC电气控制精解(第一版).北京:化学工业出版社，2010.6 李方圆.PLC行业应用实践.北京:中国电力出版社，2007 张运刚等.从入门到精通----西门子S7-200PLC技术与应用.北京:人民邮电出版社，2007 吴作明，杜明星.STEP7软件应用技术基础.北京:北京航空航天大学出版社，2009 刘华波等.西门子S7-200PLC编程及应用案例精选.北京:机械工业出版社，2009 《SIMATIC S7—200 系统手册》第9 章对定位模板 EM 253 的理解 宁夏理工学院课程设计 结束语 时间如白驹过隙，忙忙碌碌的两周设计任务在今天画上了圆满的句号。此次设计书的成功完成，使我获益匪浅，因为它不仅使我巩固了课本上的理论知识，提高了运用该门课程的综合能力，而且培养了我缜密的思维方式、求实的工作作风和一丝不苟的工作态度，大大提高了我的团队协作能力、创新能力和动手能力，扩展了我的知识、提高了我的自学能力，培养 了我认真、负责、奉献、团结的能力，也为我将来毕业设计以及走向工作岗位打下了良好的专业基础。 致谢 本设计书由葛延津教授新自指导并完成，在此，我要感谢葛延津教授对我长期以来的关心和帮助。 宁夏理工学院课程设计 附录 附录1 主程序STL语句表 宁夏理工学院课程设计 附录2 仿真 仿真过程:?在 Step 7 MicroWin 中新建一个项目。?输入程序，编译正确后在文件菜单中导出为 AWL 文件。?打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的CPU图案上双击)。?在弹出的对话框中选择CPU型号，要与你项目中的型号相同。?点“程序”-“载入程序”(或工具条中的第二个按钮)。?会有个对话框，这里要选择你的Step 7 MicroWin 的版本。?将先前导出的 AWL 文件打开，会提示无法打开文件(不要管它，直接确定)，这里出现错误的原因是无法打数据块和CPU配置文件。 载入程序时不要先全部，只载入逻辑块则不会出现错误。?点“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮)。好了，程序已经开始模拟运行了。 宁夏理工学院课程设计 绪 论 ........................................................................................................................ .......................- 0 - 第一章 电阻点焊 机 ......................................................................................................................- 1 - 1.1 电阻焊接原 理....................................................................................................................- 1 - 1.1.1什么是电阻 焊 ...........................................................................................................- 1 - 1.1.2焊接原 理 ..................................................................................................................- 2 - 1.2 焊接热的产出及影响因 素 ..................................................................................................- 2 - 1.2.1电阻R及影响R的因 素 ............................................................................................- 2 - 1.2.2焊接电流的影 响 ....................................................................................................- 2 - 1.2.3焊接时间的影 响 ....................................................................................................- 3 - 1.2.4电极压力的影 响 .......................................................................................................- 3 - 1.2.5.电极形状及材料性能的影 响 ..................................................................................- 3 - 1.2.6.工件表面状况的影 响 .............................................................................................- 3 - 1.3 焊接循 环...........................................................................................................................- 4 - 1.3.1点焊的焊接过 程 .......................................................................................................- 4 - 1.3.3根据焊接方法的分 类 .......................................................................................................- 5 - 1.4电阻点焊的五大要 素 ..........................................................................................................- 5 - 1.4.1焊接电 流 ..................................................................................................................- 5 - 1.4.2焊接时 间 ..................................................................................................................- 5 - 1.4.3加压 力 .....................................................................................................................- 6 - 1.5 电阻焊接主要优缺点及应 用...............................................................................................- 6 - 1.5.1电阻焊接主要优 点 ....................................................................................................- 6 - 1.5.2电阻焊接主要缺 点 ....................................................................................................- 6 - 1.6 电阻点焊的工艺参 数 .........................................................................................................- 7 - 1.6.1电阻点焊的工艺参 数 ................................................................................................- 7 - 1.6.2时序 图 .....................................................................................................................- 7 - 1.6.3电极材料的选用原 则 ................................................................................................- 7 - 1.7负载持续率的计 算............................................................................................................ - 10 - 1.8 焊机的选用原 则 .............................................................................................................. - 10 - 1.8.1焊机的选用原 则 ..................................................................................................... - 10 - 第二章 伺服控 制 ........................................................................................................................ - 12 - 2.1 伺服控制系统简 介.................................................................................................................. - 12 - 2.2 直流伺服电 机.................................................................................................................. - 12 - 2.2.1直流伺服电机的结 构 .............................................................................................. - 12 - 2.2.2 直流伺服电机的结构与工作原 理 ............................................................................ - 13 - 2.2.3 直流伺服电机的优点以及影响因 素................................................................................ - 14 - 第三章 定位模块 EM 253的点焊机方 案 .................................................................................... - 15 - 3.1定位模块 EM 253 ............................................................................................................ - 15 - 3.1.1定位模块 EM 253简 介 ........................................................................................... - 15 - 3.1.2使用定位模板 EM 253 做开环位置控 制 ................................................................. - 15 - 3.1.3准备工 作 ................................................................................................................ - 16 - 3.1.4定位模板EM 253输入、输出点说 明 ....................................................................... - 17 - 3.1.5定位模板 EM253 安装和接 线 ................................................................................ - 18 - 3.2使用向导配置定位模块 EM253 ......................................................................................... - 18 - 3.2.1应用"Position Control Wizard"配置定位模板 EM 253 ................................................ - 18 - 3.2.2使用向导配置定位模块 EM253................................................................................ - 19 - 宁夏理工学院课程设计 3.3 相关子程 序 ..................................................................................................................... - 21 - 3.4主程序(点焊机伺服控 制).............................................................................................. - 25 - 3.4.1使用EM253控制面 板............................................................................................. - 25 - 3.4.2主程 序 ................................................................................................................... - 27 - 参考文 献: .................................................................................................................................. - 30 - 结束 语 ......................................................................................................................................... - 31 - 致 谢 ............................................................................................................................................. - 31 - 附 录 ............................................................................................................................................. - 32 -