簡介：,,任務七加工單元安裝與調試,,知識與能力目標,,熟悉加工單元結構與功能，并正確的安裝與調整,1,,正確分析臺達伺服電動機驅動系統(tǒng)電氣線路，并對其進行連接與測試,2,,熟練利用指令編程配置PLC高速輸出脈沖信號,3,,掌握臺達伺服電動機驅動系統(tǒng)的控制與調試方法,4,,掌握伺服電動機位置控制程序設計與調試方法,5,,子任務一加工單元結構與功能分析,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,子任務三加工單元氣動回路分析、安裝與調試,子任務四臺達交流伺服電動機的使用,子任務五加工單元電氣系統(tǒng)分析、安裝與調試,子任務六加工單元控制程序設計與調試,,旋轉工作臺模塊,,鉆孔模塊,,鉆孔檢測模塊,,,,模塊組成,旋轉工作臺模塊、鉆孔模塊、鉆孔檢測模塊、電氣控制板、操作面板、I/O轉接端口模塊、CP閥島及過濾減壓閥,,,,,,伺服驅動器驅動伺服電動機運動，經過齒輪減速器變速后驅動轉盤轉動,,,準確地將工件轉動輸送到各個工序的位置處,,作用,動力,轉盤4個工位的背面均安裝有定位塊，用于電感式接近開關進行轉盤轉動位置的定位檢測,轉盤上具有4個用于輸送工件的圓形工位，每個工位底部中均有一個通孔，為光電接近開關判斷工位工件有無提供檢測通道,漫反射式光電接近開關,,旋轉盤,齒輪減速器,,伺服驅動器,伺服電動機,,支架,連接底盤,圓形工位,定位塊,電感式接近開關,,,,,,,工件鉆孔加工,工件夾緊定位,鉆孔模塊,,,,,工件夾緊定位,直線氣缸（頂料氣缸）,直線氣缸用于頂住鎖緊工位上到達加工位置的待鉆孔工件，使工件鉆孔時不會出現(xiàn)位置偏移，以保證工件加工的質量。頂料氣缸安裝在直線氣缸固定板中部，為了能準確判定工件是否頂住或完全放松，在頂料氣缸前后兩端的運動位置均安裝有磁性開關進行限位檢測,,支撐架,頂料氣缸,,直線氣缸固定板,磁感應接近開關,,,,為準確判斷其運動位置，在其上下兩個運動位置均安裝磁性開關,模擬進行工件鉆孔加工的旋轉執(zhí)行機構，安裝在直流電動機安裝板上，通過繼電器對其進行啟?？刂?,帶動直流電動機在豎直方向上下移動，模擬鉆孔加工時的工進與返回動作,,導桿氣缸,,磁感應接近開關,,直流電動機,,,支撐架,直流電動機安裝板,,,,用于對已鉆孔工件的質量進行檢測,若檢測氣缸活塞桿能下降到位，則認為該鉆孔工件質量合格,反之，直線氣缸活塞桿不能下降到位，則認為該鉆孔工件質量不合格,,,檢測模塊,,作用,磁感應式接近開關,檢測氣缸,直線氣缸固定支架,,檢測模塊支撐架,,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,加工單元中旋轉工作臺模塊執(zhí)行工件的傳送任務，工件鉆孔夾緊與加工是通過鉆孔模塊實現(xiàn)的，而檢測模塊用于執(zhí)行加工質量的檢測。下面按照功能模塊進行具體的機械及氣動元件安裝與調整步驟介紹。加工單元詳細的機械及氣動元件安裝過程可觀看教材附帶光盤中視頻文件,在標準導軌上依次安裝I/O轉接端口模塊、繼電器及支座、電磁閥島等。然后將導軌用螺釘固定到鋁合金面板下方位置上，在面板的右上角安裝氣源處理裝置,,1,,,2,獨立進行旋轉驅動裝置的安裝，將伺服電動機轉軸通過聯(lián)軸器與齒輪減速器輸入軸對軸連接好，再通過連接固定套筒將兩者連接緊固。齒輪減速器輸出軸上依次按照傳動軸、軸承座、軸承、固定基板、軸端連接盤的順序層層安裝固定，之間通過螺釘鎖緊,固定基板,伺服電動機,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,,,,接著獨立進行旋轉工作轉盤的安裝，將4個圓形工位分別對稱固定到轉盤正面，4個定位塊分別對稱固定到工位背面的位置,將4根支架通過直角鉸鏈和螺釘安裝到鋁合金工作平臺中部，再將上步中安裝好的旋轉驅動裝置通過其上的固定基板支撐于4支架之上，實現(xiàn)旋轉驅動裝置的整體支撐安裝定位,將工作轉盤整體通過3個螺栓連接到轉動驅動裝置的軸端連接盤上并鎖緊加固。安裝調試要注意電動機輸出轉軸到轉盤轉動之間機械傳動系統(tǒng)必須安裝運行穩(wěn)定可靠，用手轉動轉盤時不出現(xiàn)轉動晃動現(xiàn)象,,3,,A,,,B,C,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,,,,將頂料頭安裝到頂料氣缸活塞桿上，接著固定到頂料氣缸固定板上，再整體安裝在支架間的下方位置，適當調整其豎直方向上位置，使頂料氣缸的活塞伸出后，頂料頭能順利穿進轉盤上圓形工位側位頂料定位孔中,直流電動機安裝板,將兩平行支架豎直安裝到面板上，并用直角鉸鏈和螺釘固定；將直流電動機固定到電動機安裝板上，再安裝于導桿氣缸導桿前端，然后整體通過導桿氣缸固定板安裝于兩支架間的上方位置,避免電動機下降到最低位置時不會沖撞轉盤上的工位圓座,,注意,,4,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,,,完成后適當調整支架的位置，保證檢測氣缸安裝高度應使檢測氣缸活塞桿下降到位能正確檢測工件，縮回時檢測頭又不會與轉盤上工件發(fā)生沖撞,檢測氣缸,,鉆孔模塊,,檢測頭,,L型固定塊,,最后分別安裝上檢測元器件和各個氣缸節(jié)流閥等。待所有模塊安裝完成后，再次根據(jù)運動機構之間的運動空間要求調整各模塊之間位置，使它們之間的配合合理，不會發(fā)生機械干涉等現(xiàn)象,,,,檢測模塊安裝時，將支架安裝固定到面板上；將檢測頭固定到檢測氣缸的活塞桿前端，再將檢測氣缸通過L型固定塊安裝到支架上,5,,6,子任務二加工單元機械及氣動元件安裝與調整,子任務三加工單元氣動回路分析、安裝與調試,,,,導桿氣缸,雙作用直線檢測氣缸,直線頂料氣缸,子任務三加工單元氣動回路分析、安裝與調試,加工單元氣動控制回路安裝連接圖,子任務四臺達交流伺服電動機的使用,,,伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用做執(zhí)行元件，把所接收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出,,,,伺服電動機,加工單元采用伺服電動機驅動轉盤轉動，此伺服電動機為臺達ECMACE0602ES永磁同步交流伺服電動機，外觀主要有電動機機體、電動機轉軸、電動機插座、編碼器、編碼器插座,,子任務四臺達伺服電動機的使用,加工單元中選用臺達ASDB0221A交流永磁同步伺服驅動器作為臺達ECMAC30602ES永磁同步交流伺服電動機的運動控制裝置。驅動器各部分具體含義如下,,,,臺達ASDB0221A交流永磁同步伺服驅動器,02表示額定輸出功率200W,ASDB表示臺達交流伺服B系列驅動器,21表示輸入電壓規(guī)格為單相220V，A表示版本A,臺達伺服驅動器面板,,,當使用外部回生電阻時，P、C端接電阻，P、D端開路；當使用內部回生電阻時，P、C端開路，P、D端短路,,伺服驅動器與外圍設備的接線圖,不可將主控制回路電源直接接到臺達伺服驅動器的電源輸出端，否則會燒毀伺服驅動器；另外，臺達伺服驅動器上的U、V、W輸出電源與伺服電動機三相相序不可接錯，否則可能造成伺服電動機不轉或亂轉的情況。交流伺服電動機接地端和驅動器的接地端必須保證可靠的接地，機身也必須接地,注意,,,伺服驅動器有CN1、CN2、CN3連接口。根據(jù)控制模式不同，其接線方式也是不同，可參考臺達ASDB系列選型手冊,,CN2通過編碼器信號線連接到伺服電動機編碼器信號接口,2,,CN3通過RS232通訊連接器與個人計算機或數(shù)位操作器KEYPAD相連,3,,CN1通過I/O信號線連接到PLC,1,,,TEXT3,TEXT4,,,,,,,,,速度控制,轉矩控制,位置/速度控制,速度/轉矩,位置控制,,,位置/轉矩,臺達的伺服驅動器有六種控制運行方式,,,,通過輸入脈沖串來使電動機定位運行，電動機轉速與脈沖串頻率相關，轉動角度與脈沖個數(shù)相關,位置控制,,,,速度控制,,,,一是通過外部輸入直流電壓調速的模擬命令輸入,,二是改變寄存器內容值的命令寄存器輸入,,,,,一是通過外來電壓操縱的電動機扭矩的模擬命令輸入,,二是通過內部參數(shù)作為扭矩命令的寄存器輸入,轉矩控制,,,伺服驅動系統(tǒng)位置控制模式時的標準接線圖,,,伺服系統(tǒng)硬件連接完成之后，還必須對其進行系統(tǒng)參數(shù)設置，才能按照期望的工作模式和要求運行。進行參數(shù)設置時，首先在計算機上安裝好配套的ASDABSWV203011BETA臺達伺服系統(tǒng)設置軟件，通過RS232通訊線將計算機與伺服驅動器建立起通信，雙擊圖標打開軟件，出現(xiàn)如下圖所示選擇ONLINE和COM端口。其中COM端口的選擇是通過單擊“自動偵測”按鈕獲取的。,,點擊確定,。,。,,點擊設定精靈,在“控制模式選擇”中選擇“P位置控制模式”,,按照下圖所示設置參數(shù)完成，點擊,點擊上圖中的,出現(xiàn)如圖所示對話框,打開文件1022PAR時，會出現(xiàn)參數(shù)界面,在此軟件中，共有148個參數(shù)，區(qū)分為5組，分別是P000～09、P100～55、P200～49、P300～07、P400～23，各參數(shù)的說明及設置請參看臺達ASDB系列伺服電動機和驅動器使用說明書,參數(shù)界面,點擊軟件界面,（數(shù)位I/O診斷/寸動控制），,打開,伺服使能處于ON狀態(tài)，即,，最后點擊,和,，觀察伺服電動機是否轉動。,手動控制畫面,,當現(xiàn)場條件不允許，沒有上述軟硬件條件時，或修改少量參數(shù)時，也可通過配套的數(shù)位操作器操作面板來完成,,數(shù)位操作器操作面板按鈕說明,當伺服驅動系統(tǒng)硬件連接和參數(shù)設置完成之后，就可通過控制器編程使其產生高速脈沖信號輸出，對伺服驅動系統(tǒng)進行有效運行控制,,,,,,,高速脈沖輸出功能在S7200系列PLC的Q00或Q01輸出端產生高速脈沖，用來驅動諸如步進電動機或伺服電動機這一類負載，實現(xiàn)速度和位置控制,高速脈沖輸出有脈沖輸出PTO和脈寬調制輸出PWM兩種形式。每個CPU有兩個PTO/PWM發(fā)生器，分配給輸出端Q00和Q01。當Q00或Q01設定為PTO或PWM功能時，其他操作均失效。不使用PTO或PWM發(fā)生器時，則作為普通端子使用。通常在啟動PTO或PWM操作之前，用復位指令R將Q00或Q01清零,PTO功能可以發(fā)出方波（占空比50），并可指定輸出脈沖的數(shù)量和周期時間，脈沖數(shù)可定為1～4294967295，周期可以設定成以US為單位也可以是MS為單位，設定范圍為50～65535US或2～65535MS,,高速脈沖輸出,PTO功能及設置方法在立體存儲單元已經做了介紹，本單元將采用直接設置程序控制Q00或Q01高速脈沖輸出功能的PTO/PWM寄存器的值來實現(xiàn)。PTO/PWM寄存器由SMB65～SMB85組成，它們的作用是監(jiān)視和控制脈沖輸出（PTO）和脈寬調制（PWM）功能,PTO/PWM寄存器說明,其一，監(jiān)控特殊寄存器（SM667或SM767）中的PTO空閑位狀態(tài)就可以知道編程脈沖串是否已經完成,,,由于加工單元控制輸出為伺服電動機負載，采用脈沖串輸出（PTO）模式。而脈沖輸出功能，則是采用PLS脈沖輸出指令控制從Q00輸出的。,,,,,其二，可以單段脈沖串（或多段脈沖串）完成時激活中斷程序,,PTO輸出脈沖串完成與否有兩種方法進行判斷,,,使用指令的脈沖串輸出，在主程序中建立初始化子程序調用，在初始化子程序中按照以下步驟建立控制邏輯配置脈沖輸出Q00。,,把1685（選擇微秒遞增）或168D（選擇毫秒遞增）載入控制字節(jié)SMB67,1,,把需要的初始化脈沖周期載入SMW68,2,,把需要的脈沖數(shù)載入SMD72中,3,使用PTO空閑位狀態(tài)（SM667）判斷編程脈沖串完成與否。如果希望在脈沖輸出完后立即執(zhí)行相關功能，可以將脈沖串完成事件（中斷號19）附加于中斷程序，為中斷編程，使用ATCH指令并執(zhí)行全局中斷啟用指令ENI,,4,,執(zhí)行PLS指令，使S7200激活PTO脈沖發(fā)生器編程,5,,退出子程序,6,,,,,使用指令的脈沖串輸出例程,,,加工單元中安裝在電氣控制板上的電氣系統(tǒng)、操作面板的硬件系統(tǒng)以及各電氣接口信號排布與搬運單元相同，具體可以參照搬運單元中相關的內容。旋轉工作臺采用臺達ECMAC30602ES伺服電動機驅動其工作運行。伺服電動機由伺服驅動器ASDB0221A控制和驅動，下圖為伺服驅動器的接線圖。,,,本單元采用伺服電動機驅動轉盤轉動，直接通過伺服驅動器發(fā)送脈沖的數(shù)量控制伺服電動機驅動工作轉盤轉動定位；如果將轉盤驅動改用直流電動機驅動時，或者不用伺服電動機自定位功能而模擬普通電動機時，在轉盤的4號工位的下方位置處安裝有一個電感式接近開關,為了檢測加工單元中轉盤的初始1號工位上有無工件,借助它能實現(xiàn)轉盤轉動位置定位檢測；但是，不管采用何種電動機驅動轉盤工作，系統(tǒng)初始化時都需要借助電感式接近開關進行初始定位,,漫反射光電接近開關,,電感式接近開關,在輸出端連接有控制伺服電動機方向和速度的驅動器兩控制輸入端，連接線路上均串上有一個阻值為1K的限流保護電阻,,本加工單元中伺服驅動裝置工作于位置控制模式，PLC的輸出端Q00作為伺服驅動器的輸入脈沖位置指令，脈沖數(shù)量決定伺服電動機的旋轉角度，即轉盤轉過的角度，脈沖的頻率決定了伺服電動機的旋轉速度，PLC輸出端Q05作為伺服驅動器的脈沖輸出方向控制指令。對于控制要求較為簡單，伺服驅動器可采用自動增益調整模式,,伺服驅動器參數(shù)設置表,,,,,,,伺服電動機驅動系統(tǒng)硬件線路連接完成之后，還必須進行驅動系統(tǒng)的控制功能調試，特別是電動機旋轉方向和運行速度的控制測試,調試前，必須先檢查運動系統(tǒng)是否存在機械干涉的可能，特別要注意轉盤下面的兩個接近開關的高度，在保證可靠穩(wěn)定檢測信號的前提下，不能與轉盤背面的定位塊發(fā)生碰撞,,注意,在檢查線路正確后上電開始調試，首先按照子任務四中介紹的方法將表311中伺服驅動器參數(shù)設置于驅動器中，接著按照子任務四中講解的方法設置Q00高速脈沖輸出功能的PTO/PWM寄存器值,,復位Q05，即此時DIR1為低電平狀態(tài)，按下啟動按鈕SB1，觀察轉盤的轉動情況,,,置位Q05，即此時DIR1為高電平狀態(tài)，同樣按下啟動按鈕SB1，觀察轉盤的轉動情況,通過這兩小段調試程序，即可判斷出伺服電動機驅動系統(tǒng)是否工作正常以及運行方向。伺服電動機的轉速和轉距，具體可以通過修改程序中的特殊寄存器SMW68和SMD72值，再觀察轉盤的轉動情況,,,針對加工單元結構特點，下面給出了其典型的設備運行控制要求與操作運行流程。,,2,工件鉆孔完成，導桿氣缸上升，頂料氣缸縮回，鉆孔電機停止。,4,按下啟動按鈕時，開始燈常亮指示，待檢測到工件到來時，轉盤將工件送達加工鉆孔位置，頂料氣缸頂住工件，導桿氣缸下降，鉆孔電動機對工件實施鉆孔加工,3,系統(tǒng)上電，加工單元處于初始狀態(tài)，操作面板上復位燈閃爍指示,1,,,,按下復位按鈕，復位燈熄滅，開始燈閃爍指示，單元中各執(zhí)行氣缸的活塞桿處于縮回狀態(tài)，伺服電動機順時針旋轉到電感式接近開關檢測出現(xiàn)定位信號后停止,,,轉盤繼將工件送達檢測位置，檢測氣缸下降對工件的鉆孔質量進行檢測若檢測氣缸能下降到位，表示工件孔質量合格，否則不合格,5,,進行工件鉆孔質量檢測完成后，轉盤將工件送達到出料位置并回到復位后狀態(tài)，等待新一輪的啟動信號,6,,加工單元有手動單周期、自動循環(huán)兩種工作模式。無論在哪種工作模式控制任務中，加工單元都必須處于初始復位狀態(tài)方可允許啟動。,7,,加工單元的控制工藝流程圖,,首先初始化單段PTO從Q00輸出脈沖，設置控制字節(jié)，載入周期和使轉盤轉動超過90°的脈沖數(shù)，為了保證轉盤初始化完成，第一次的伺服電動機的初始化，可以適當增加脈沖數(shù)，當轉盤轉動電感傳感器檢測到位后，停止脈沖輸出，因此在本單元的伺服初始化程序中設置輸出脈沖數(shù)100000，周期為80US,,加工單元的伺服電動機初始化,,在伺服電動機定位中，就沒有用到電感傳感器，而是充分利用伺服電動機的精確定位功能，通過給定單段PTO值的脈沖數(shù)為20000，周期為80US，標記轉盤的初始位置，執(zhí)行PLS指令激活PTO脈沖發(fā)生器，轉盤轉動待停止轉動后，標記轉盤的停止位置，測量轉盤轉動角度為30°，經過多次測量計算最后取平均，得到轉盤轉動1°需要688個脈沖，因此轉盤轉動90°需要Q00輸出62000個脈沖。,,伺服電動機定位,,,,,,,,,,,,,,,加工單元主程序,伺服定位子程序,伺服初始化子程序,循環(huán)判斷,初始化,復位,開始指示燈,檢測工件子程序,完成工件子程序,加工子程序,伺服停止子程序,,,,,,,可以在任何時間禁止PTO脈,單段PTO操作初始化,檢測工件是否合格,準確定位轉盤轉動90°,轉盤轉到完成位，等待搬運,轉盤轉到加工位，進行,沖的輸出,工件的加工,單元搬走工件,先直接調用初始化和開始指示燈的子程序，進行系統(tǒng)初始化,M02導通后，檢測工件到位，置位M03并復位M02,M01導通后，開始指示燈閃爍，按下開始按鈕，置位M02并復位M01,M03導通后，調用加工和伺服定位的子程序,置位M04并復位M03；M04導通后，調用檢測和伺服定位的子程序,05導通后，調用完成工件和伺服定位的子程序,置位M06并復位M05；M06導通后，調用循環(huán)判斷子程序,在伺服初始化子程序中，建立控制邏輯配置脈沖輸出Q00，將1685（選擇微秒遞增）載入控制字節(jié)SMB67，把初始脈沖周期80US載入SMW68和脈沖數(shù)100000載入SMD72中，執(zhí)行PLS指令，使S7200激活PTO脈沖發(fā)生器；,伺服定位子程序中，轉盤轉動角度要準確定位，因此只要設置新的脈沖數(shù)其他參數(shù)不變，根據(jù)上面的脈沖數(shù)計算，將脈沖數(shù)62000載入SMD72中，再次執(zhí)行PLS指令，激活PTO脈沖發(fā)生器，實現(xiàn)準確定位功能,,當中間繼電器M10、M11、M12、M13、M14、M15均斷開時，置位M10，M10導通后，轉盤轉動到加工位置，脈沖數(shù)輸出完成時，特殊繼電器SM667導通，置位M11并復位M10,M11導通后，頂料氣缸活塞桿伸出，伸出到位，置位M12并復位M11,加工子程序中,M12導通后，導桿氣缸導桿下降同時電動機運行，下降到位延時2S，延時時間到，置位M13并復位M12,M13導通后，導桿氣缸導桿上升，上升到位，置位M14并復位M13,M14導通后,頂料氣缸活塞桿縮回同時電動機停止運行，縮回到位置位M15并復位M14,,復位特殊繼電器SM677，執(zhí)行PLS指令后，可以禁止PTO脈沖的輸出,伺服停止子程序,,當中間繼電器M10、M11、M12、M13均斷開時，置位M10，M10導通后，轉盤轉動到檢測位置，脈沖輸出完成，特殊繼電器SM667導通，置位M11并復位M10,M11導通后，檢測氣缸活塞桿下降并延時2S，延時時間到，下降到位或者不到位，都置位M12并復位11，檢測氣缸活塞桿沒下降到位為不合格工件，并將不合格工件信息儲存在地址V10033中，通信時信息發(fā)送給搬運單元,在檢測子程序中,M12導通后，檢測氣缸活塞動作,,實現(xiàn)了轉盤轉動到完成位置，脈沖輸出完成，等待搬運單元搬走工件,完成工件子程序,,在編寫完加工單元的程序后，先要認真檢查程序，如果程序存在問題，很容易造成設備的損壞,,在檢查程序無誤后，再運行程序，觀察加工單元的設備的執(zhí)行情況，一旦發(fā)生執(zhí)行元件機構相互沖突時，應及時采取措施，如急停、切斷執(zhí)行機構控制信號、切斷氣源或切斷總電源等,,,
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