某工廠的電池焊接生產線布置如圖1-1所示，工作要求如下：

  圖1-1 焊接生產線

  1) 電池焊接生產線配置10個焊接工作臺。每個工作臺均為小型龍門結構，各自都有4個運動軸，要求其中3個軸能夠做插補運行

  2) 10個焊接工作臺對稱布置。中間有2條運輸線執(zhí)行進料和出料。

  3) 由2臺機器人執(zhí)行對焊接工作臺的上料和下料。

  4) 每個工作臺都有輸入信號16個、輸出信號16個。

  5) 要求配置觸摸屏和監(jiān)視器，能夠實時監(jiān)測焊接工作狀態(tài)。

  6) 每個工作臺都可放置兩套“電池盒”，每盒有電池30-80個，電池型號有10種。

  7) 每個電池焊接工作時間為(含行程)3s.

  8) 如果焊接質量不合格，必須具備單點重新焊接、停機檢查、重新起動等功能。

  9) 如果電池型號發(fā)生變化，只需要在觸摸屏上寫入程序號就可執(zhí)行新的程序。能夠預置10個程序。

  解決方案

  1. 數控系統(tǒng)方案

  由于焊接工作臺要求插補運行，可以考慮采用數控系統(tǒng)作為每一個工作臺的控制系統(tǒng)。采用一中型PLC做總控制系統(tǒng)?？偪刂葡到y(tǒng)統(tǒng)一控制各焊接工作臺的焊機動作、機器人的動作、運輸線的動作以及連接觸摸屏、監(jiān)視器。這種方案的優(yōu)點是各工作臺運動程序的編制方便，可以存儲大量運動程序，運動控制系統(tǒng)相對獨立，即使某一工作臺的數控系統(tǒng)發(fā)生故障，也不影響其他工作臺的正常運行。缺點是硬件成本高。

  2. 小型PLC 通用伺服系統(tǒng)方案

  每一個工作臺控制系統(tǒng)采用一套“小型PLC 通用伺服系統(tǒng)”，采用一中型PLC做總控制系統(tǒng)。總控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制各焊接工作臺的焊機動作、機器人的動作、運輸線的動作以及連接觸摸屏、監(jiān)視器。

  現(xiàn)在很多小型PLC也具備4軸脈沖控制功能，能夠直接發(fā)出脈沖控制伺服系統(tǒng)。有些小型PLC具備2~3軸插補功能。這種配置是一套控制系統(tǒng)需要一臺PLC 4套伺服系統(tǒng)。優(yōu)點是將PLC直接作為“運動控制器”，減少了對“運動控制器”的要求。缺點是運動控制程序編程復雜，難于預先編制10套運動程序;沒有手輪接口;運動控制功能不完善;硬件成本也不低。

  3. 運動控制器 伺服系統(tǒng)方案

  由于本項目運動軸為42個，機器人為2臺、輸入/輸出點數為200-240點，如果考慮采用運動控制器 伺服系統(tǒng)方案，可以較好地滿足項目要求。

  以三菱QD77運動控制器(以下簡稱QD77)為例，一臺QD77可以控制16軸，使用3臺運動控制器就可以實現(xiàn)48軸的運動控制。QD77有強大的運動控制功能，可以實現(xiàn)4軸插補及多軸同時起動、同步運行等功能。QD77易于編制復雜的運動程序，也可以預置50個運動程序。

  更重要的是QD77可以直接安裝在三菱中大型QPLC上，QD77本身只負責執(zhí)行“運動程序”，而輸入/輸出、模擬量控制、連接觸摸屏、進行網絡通信、對機器人進行控制的功能全部由QPLC完成。這樣具有極好的技術經濟性指標，既有數控系統(tǒng)的完善運動控制功能，也有PLC系統(tǒng)的邏輯控制柔性。

  經過綜合比較3個方案，決定采用運動控制器 伺服系統(tǒng)方案，其主要硬件配置見表1-1.

  表1-1 主要硬件配置表

  這個項目樣例說明了運動控制器和交流伺服系統(tǒng)的應用重要性?？梢哉f凡是有運動要求的機械都可能會用到運動控制器和交流伺服系統(tǒng)，運動控制器和交流伺服系統(tǒng)因為其優(yōu)秀的運動控制功能已經成為工業(yè)自動控制領域中一個獨立的重要分支。