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本科毕业论文---基于plc的点焊机控制系统说明书.doc
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摘要
点焊机作为一种重要的工业用具,在当今的工业生产中占着很重要的位置。点焊
是一种重要的焊接工艺,具有成本低、生产效率高、易于实现自动化和节省材料等特
点。如今,传统的点焊机自动化程度低,生产效率不高,焊点质量差,这已经不能满
足工业发展的需求。因此,需要开发一种自动化程度高的点焊机控制系统。本文的点
焊机控制系统系采用 PLC 加触摸屏的控制方式,能很大程度的提高企业的生产效率,
减少废品率。本文所涉及的点焊机系采用双面双点过流焊接的原理,工作时工件被压
在两个电极之间,在压力的作用下两电极之间产生电阻。当有电流通过时,就会产生高
温电弧,高温融化被焊接的工件,并且电流瞬间从另一电极沿工件流至此电极,并形
成回路,不对被焊工件的内部结构产生伤害。和传统半自动化点焊机相比较,该设备
焊出的焊点及焊缝长度分布更均匀、效率更高,节省人力。
本次设计的点焊机由可转动的圆形工作台、带动电机左右移动的横梁以及控制电
机上下运动的主轴构成。主要加工某公司旋转座椅的零部件,一共有三个工位需要加
工,这三个工位的运动控制都是由伺服系统完成精确的定位控制。3 套伺服系统分别
控制 X、Y、Z 轴完成精确定位,PLC 则对伺服电机驱动器进行控制,伺服驱动器则负
责驱动伺服电机。
关键词:信捷 PLC;伺服电机 ;触摸屏
I
Abstract
Spot welding as an important industrial appliances, occupied a very important position
in today's industrial production. Spot-welding process is an important, low cost, high
efficiency, easy to automate and saving materials and so on. Today, the traditional spot
welding low degree of automation, production efficiency is not high, poor weld quality,
which can not meet the 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 double-sided
double-point 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 semi-automatic welding machine compared 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 composition. The main
processing components rotating seat of a company, 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; servo motor; touch screen
目录
摘要 ..................................................................................I
Abstract .............................................................................II
第 1 章 绪 论 ..........................................................................1
1.1 课题意义 ......................................................................1
1.2 课题的国内外现状及趋势 .......................................................1
1.2.1 国内电焊机科技水平及发展趋势............................................1
1.2.2 国外电焊机科技水平的现状和发展..........................................1
1.3.课题内容 .....................................................................2
第 2 章 点焊机工艺的介绍 ...............................................................3
2.1 点焊机控制系统 ................................................................3
2.1.1 系统原理 ................................................................3
2.1.2 系统控制框图............................................................3
2.2 点焊机控制系统的结构介绍 .....................................................4
2.3 点焊的基本原理 ................................................................4
2.4 点焊机控制系统的工艺流程 .....................................................5
2.5 本章小结 ......................................................................6
第 3 章 控制方案比较...................................................................7
3.1 方案比较 ......................................................................7
3.1.1 确定控制方案 ............................................................7
3.1.2 确定控制方向 ............................................................8
3.2 本章小结 ......................................................................8
第 4 章 硬件设计 .......................................................................9
4.1 控制要求 ......................................................................9
4.2 控制方案 ......................................................................9
4.3 硬件控制系统 ..................................................................9
4.4 硬件选型 .....................................................................10
4.4.1 PLC 选型 ...............................................................10
4.4.2 伺服电机的选型.........................................................11
4.4.3 伺服驱动器的选型.......................................................12
4.4.4 触摸屏的选型 ...........................................................14
4.4.5 熔断器的选型 ...........................................................15
4.4.6 按钮开关的选型.........................................................15
4.4.7 行程开关的选型.........................................................16
4.4.8 焊枪的选择 .............................................................17
4.4.9 交流接触器的选型.......................................................17
4.5 PLC 的 I/O 地址表 .............................................................18
4.5.1.输入点 .................................................................18
4.5.2.输出点 .................................................................18
4.6 PLC 外部接线图 ...............................................................19
4.7 本章小结 .....................................................................19
第 5 章 伺服系统设计..................................................................20
5.1 系统设计思想.................................................................20
5.2 伺服方案设计 .................................................................20
I
5.3 半闭环控制系统 ...............................................................20
5.4 伺服驱动器与伺服电机的连接 ..................................................21
5.4.1 伺服单元 CNO 接口.......................................................22
5.4.2 伺服单元 CN1 接口 .......................................................22
5.4.3 伺服单元 CN2 接口 .......................................................23
5.5 位置控制设定 .................................................................23
5.5.1 操作模式选择 ...........................................................23
5.5.2 电子齿轮比的设定.......................................................24
5.6 寻找参考原点 .................................................................24
5.7 本章小结 .....................................................................25
第 6 章 软件设计 ......................................................................26
6.1 软件设计思想 .................................................................26
6.2 软件流程图 ...................................................................26
6.3 各主要程序 ...................................................................27
6.3.1 初始化程序 .............................................................27
6.3.2 高速计数指令的应用 ....................................................27
6.3.3 DPLSY 脉冲输出指令 .....................................................28
6.3.4 精确定位程序 ...........................................................29
6.4 本章小结 .....................................................................29
第 7 章 触摸屏系统 ....................................................................30
7.1 触摸屏画面的制作.............................................................30
7.1.1 新建工程 ...............................................................30
7.1.2 开机动画制作 ...........................................................31
7.1.3 主菜单画面制作.........................................................31
7.1.4 自动控制画面制作.......................................................32
7.1.5 实时监控画面制作.......................................................33
7.2 触摸屏调试 ...................................................................33
7.3 变量定义 .....................................................................34
7.4 本章小结 .....................................................................34
第 8 章 程序调试 ......................................................................35
总结 .................................................................................36
参考文献 .............................................................................37
致谢 .................................................................................38
附录 A 伺服驱动器硬件接线 ............................................................39
附录 B PLC 外部接线图 .................................................................40
附录 C 主程序 .........................................................................41
0
第 1 章 绪论
1.1 课题意义
点焊机作为一种重要的工业用具,在当今工业生产中占着举足轻重的位置。点焊
工艺是一种很重要的焊接工艺,具有生产效率高、低成本、节省材料和易于实现自动
化等特点。如今,国内传统的点焊机控制系统自动化程度低,已经不能满足现代工业
发展的需求。因此,需要一款新式的点焊机控制系统,实现生产的自动化,进一步提
高生产效率。现设计出一款点焊机控制系统,本系统采用 PLC 加触摸屏的控制,利用
三套伺服系统对三个运动轴进行精确的控制与定位,能实现自动化生产,极大的提高
了生产效率,对工业生产实现自动化有很大的意义。
1.2 课题的国内外现状及趋势
1.2.1 国内电焊机科技水平及发展趋势
1. 逆变式手工电弧焊机以及手工电弧焊机大部分已经采用了 IGBT 等新型电子元器件,并
且在某些场合可以替代弧焊整流器,但是其可靠性比起一般手工弧焊机来说尚有差距。
2.MIG/MAG 焊机在推拉式送丝机构这方面还需继续改进,脉冲 MIG/MAG 焊机的改进方向为:
减少飞溅、引弧、收弧等。
3.在不锈钢焊接中广泛应用的是 TIG 焊机,因此发展比较快的是晶闸管式以及磁放大器
式,逆变式只占一小部分。现如今大多交流 TIG 焊机已采用矩形波输出,大部分采用电子
以及磁场混合控制来获得矩形波,最近国内也出现了逆变式交流矩形波 TIG 焊机,但技术
尚未成熟,还有待于市场的考验。在国内宇航工业生产过程中,需要焊接较厚的长焊缝,
要求电流在 500A 以上、负载持续率 100%的大容量 TIG 焊机,但是此类产品在国内尚属空
白。
4.埋弧焊机在 2000A 以上的很少,有必要进一步发展。大多埋弧焊机的操作部份为单一的
中型小车结构,通用性差,不够灵活。因此需要发展轻型和重型小车结构,增强产品的通
用性,并可加装成双丝或多丝结构,进一步提高生产率。
5.目前国内的电阻焊机多为中等容量,较大的如 400kVA 以上则较少,较小的如适宜于小
型、微型结构的 1kVA 以下的精密电阻焊机则更少。点、凸焊控制器虽有进步,但大多为
合资企业产品,为了保证产品质量,关键部份基本依赖进口。因此,开发和研制出自行设
计制造的控制器亦是方向之一。
1.2.2 国外电焊机科技水平的现状和发展
1.逆变焊机被某些著名的电焊机生产厂不断改进,使它的可靠性进一步提高,已接近
一般电焊机的故障率,即 1%左右。利用逆变焊机的固有的特征,使电弧控制迈出了新
的一步。
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