摘要:討論4臺(tái)三菱J3交流伺服系統(tǒng)、4個(gè)FX2N-10GM的定位模塊與三菱2N系列的PLC組成的控制系統(tǒng)以及硬軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對轎車點(diǎn)火鎖耐久性測試，實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可靠性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。

關(guān)鍵詞:交流伺服系統(tǒng)、定位模塊、點(diǎn)火鎖、PLC、夾具

1引言

隨著我國在近幾年汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，各種級(jí)別的乘用車走進(jìn)了千家萬戶，當(dāng)今的消費(fèi)者也對車輛的主動(dòng)安全和被動(dòng)安全都比以往更加重視。故人們對轎車上的每個(gè)零件可靠性都要有更高的要求。

2系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

2.1系統(tǒng)的構(gòu)成

此試驗(yàn)檢測設(shè)備是對乘用車各種點(diǎn)火鎖進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。此設(shè)備主要包括各類點(diǎn)火鎖夾具、4套交流伺服系統(tǒng)、3個(gè)電阻負(fù)載箱、1個(gè)儀表顯示柜、1個(gè)帶人機(jī)界面的操作站、三色顯示柱燈。

2.2功能描述

2.2.1一般描述

本點(diǎn)火鎖耐久性試驗(yàn)設(shè)備是對吉利控股集團(tuán)現(xiàn)有各種乘用車車型點(diǎn)火鎖零件進(jìn)行耐久性測試，及轉(zhuǎn)向鎖在產(chǎn)品規(guī)定的額定電流和試驗(yàn)電壓的條件下工作5萬次后，各部分無異?，F(xiàn)象發(fā)生、絕緣電阻、觸點(diǎn)壓降、鑰匙轉(zhuǎn)動(dòng)力矩等均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（QC/T29029-91國家標(biāo)準(zhǔn)）。

2.2.2詳細(xì)描述

1）操作者將3種鑰匙分別安裝在相應(yīng)的夾具上，并固定牢固、此時(shí)各鑰匙的角度基準(zhǔn)零度應(yīng)與3個(gè)旋轉(zhuǎn)軸零點(diǎn)保持一致的位置。

2）系統(tǒng)上電后，分別對4個(gè)伺服軸進(jìn)行電氣回零點(diǎn)，再在觸摸屏上手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)0軸（主進(jìn)給軸），直到3種鑰匙的手柄完全伸到3個(gè)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手里，記下0軸進(jìn)給的脈沖數(shù)，并將此數(shù)輸入到0軸第一次進(jìn)給脈沖數(shù)中，0軸如果沒有第二次進(jìn)給，則在第二次進(jìn)給脈沖數(shù)中輸入同樣的值（此系統(tǒng)采用絕對位置控制）；在試驗(yàn)次數(shù)中輸入要試驗(yàn)的次數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)為5萬次）；具體設(shè)置見圖一。

圖一：參數(shù)設(shè)置1

3）根據(jù)各鑰匙的旋轉(zhuǎn)角度，分別將對應(yīng)的3個(gè)角度所需要的脈沖數(shù)輸入到3次進(jìn)給的參數(shù)中；1、2、3軸的回退速度只在有0軸有第二次進(jìn)給時(shí)才設(shè)定合適的對應(yīng)值，以保證0軸與1、2、3軸同步聯(lián)動(dòng)回到指定位置，無此要求時(shí)此值可以隨意輸入,具體設(shè)置見圖二。

圖二：參數(shù)設(shè)置2

4）分別啟動(dòng)各伺服軸，當(dāng)4個(gè)軸都進(jìn)入自動(dòng)后，柱燈的綠燈會(huì)亮，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)狀態(tài)。再進(jìn)入如下圖三所示的監(jiān)控界面觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

圖三：試驗(yàn)監(jiān)控界面

5）當(dāng)3把點(diǎn)火鎖試驗(yàn)都達(dá)到設(shè)定的試驗(yàn)次數(shù)時(shí)，伺服系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停下來。

3控制硬件設(shè)計(jì)接口描述

3.1控制設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)如圖圖四，為了簡化接線，設(shè)備之間采用總線連接。GT1155-QSBDC觸摸面板為中文界面,界面直觀.操作者可根據(jù)相應(yīng)的提示直接進(jìn)行相應(yīng)的手/自動(dòng)操作。

圖四：硬件系統(tǒng)圖

3.2接口描述

3.2.1接口列表

1）各伺服驅(qū)動(dòng)器的安全控制方面的接口信號(hào)采用串聯(lián)與急停按鈕相連接以保證安全；

2）伺服驅(qū)動(dòng)器的其它接口信號(hào)通過總線與定位模塊相連接，定位模塊與PLC通訊。

3）觸摸屏的內(nèi)置接口與PLC相連接。

3.2.2信息交換處理

1）PLC與定位模塊的數(shù)字信號(hào)交換有：

2）PLC與定位模塊的數(shù)據(jù)交換有：

4程序組織結(jié)構(gòu)

4.1定位模塊程序說：

該系統(tǒng)采用的是三菱FX2N-10GM的定位模塊，該模塊程序編寫所用的應(yīng)用軟件為三菱的FXVPS-E的軟件，該軟件除可對定位模塊的參數(shù)設(shè)置外，還可以對控制的軸的程序進(jìn)行編寫，下面圖五為0軸控制的部分程序，及0軸在零點(diǎn)丟失的情況下的回零程序示意圖。

圖五：0軸回零程序

4.2部分PLC程序結(jié)構(gòu)描述

該系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化的編程方式進(jìn)行編寫，可讀性強(qiáng)，將程序分成幾塊來管理，一般輸入塊（即所有按鈕輸入等）、運(yùn)動(dòng)輸入塊（即所有氣缸運(yùn)動(dòng)位置檢測），過程處理塊（按照工藝流程編寫程序），一般輸出塊（即象報(bào)警、指示燈等信號(hào)）、運(yùn)動(dòng)輸出塊（即輸出到電磁上的信號(hào)），這樣分類后，便于維護(hù)人員在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)聯(lián)機(jī)快速查找故障。

由于該系統(tǒng)為4軸控制系統(tǒng)，定位精度高（0軸電氣精度為0.00125毫米、1/2/3軸旋轉(zhuǎn)電氣精度為0.03度），4個(gè)軸之間的數(shù)據(jù)信號(hào)交換較多，故采用了FX2N-64MR的PLC作為中央處理器，定位模塊從伺服驅(qū)動(dòng)器中采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，PLC采集各個(gè)定位模塊的數(shù)據(jù)信息后，進(jìn)行運(yùn)算處理，將一些數(shù)據(jù)信息傳送到各自的定位模塊，下圖六是PLC數(shù)據(jù)讀寫的部分程序。

圖六：PLC程序

5J3伺服驅(qū)動(dòng)器重點(diǎn)參數(shù)設(shè)置

三菱通用伺服MELSERVO-J3系列是在MELSERVO-J2-Super系列基礎(chǔ)上開發(fā)的性能更高、功能更豐富的交流伺服?？刂颇Ｊ接形恢每刂?、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種。還可以選擇位置/速度切換控制，速度/轉(zhuǎn)矩切換控制和轉(zhuǎn)矩/位置切換控制。所以本伺服不但可以用于機(jī)床和普通工業(yè)機(jī)械的高精度定位和平滑的速度控制，還可以用于線控制和張力控制等，應(yīng)用范圍十分廣泛。此外，本產(chǎn)品還有USB和RS-422串行通信功能，可以使用裝有伺服設(shè)置軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)，進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定、試運(yùn)行、狀態(tài)顯示的監(jiān)控和增益調(diào)整等。本產(chǎn)品的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整功能可以根據(jù)機(jī)械自動(dòng)調(diào)整伺服的增益。MELSERVO-J3系列伺服電機(jī)采用了分辨率為262144脈沖/轉(zhuǎn)的絕對位置編碼器，與MELSERVO-J2-Super系列相比，可以進(jìn)行更高精度的控制。伺服放大器只需安裝電池，就可以構(gòu)成絕對位置檢測系統(tǒng)。這樣，只需進(jìn)行一次原點(diǎn)設(shè)定，在電源開啟和報(bào)警發(fā)生時(shí)就不再需要原點(diǎn)回歸。在本系統(tǒng)中部分重點(diǎn)參數(shù)設(shè)置如下表：

6結(jié)束語

本控制系統(tǒng)調(diào)試成功后，基本未做改動(dòng)即投入運(yùn)行，目前運(yùn)行很穩(wěn)定，至今的運(yùn)行實(shí)踐表明：

（1）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思嚴(yán)謹(jǐn)，功能穩(wěn)定可靠，基本不需要維護(hù)。實(shí)現(xiàn)了集中操作，分散管理，且操作簡單、直觀。

（2）、調(diào)試和故障診斷方便、快速，故障診斷功能使操作員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的故障并確定其位置，縮短了排除故障的時(shí)間。

（3）、系統(tǒng)的性能好，能夠滿足乘用車點(diǎn)火鎖耐久性試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)設(shè)計(jì)的需求。

（4）、系統(tǒng)采用總線控制，可擴(kuò)展性好，便于未來的擴(kuò)容。

參考文獻(xiàn)：

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5、陳龍ABB機(jī)器人與TSX57處理器在汽車焊接中的應(yīng)用研究…………………電氣時(shí)代2007、9121-124

作者簡介：

陳龍，男，1977年10出生，本科，工業(yè)自動(dòng)化工程師，畢業(yè)于武漢大學(xué)《電子工程》專業(yè)，主要從事電氣自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與研究工作。