焊接生產(chǎn)線的工作要求

  某工廠的電池焊接生產(chǎn)線布置如圖1-1所示，工作要求如下：

  圖1-1 焊接生產(chǎn)線

  1) 電池焊接生產(chǎn)線配置10個(gè)焊接工作臺(tái)。每個(gè)工作臺(tái)均為小型龍門結(jié)構(gòu)，各自都有4個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，要求其中3個(gè)軸能夠做插補(bǔ)運(yùn)行

  2) 10個(gè)焊接工作臺(tái)對(duì)稱布置。中間有2條運(yùn)輸線執(zhí)行進(jìn)料和出料。

  3) 由2臺(tái)機(jī)器人執(zhí)行對(duì)焊接工作臺(tái)的上料和下料。

  4) 每個(gè)工作臺(tái)都有輸入信號(hào)16個(gè)、輸出信號(hào)16個(gè)。

  5) 要求配置觸摸屏和監(jiān)視器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)焊接工作狀態(tài)。

  6) 每個(gè)工作臺(tái)都可放置兩套“電池盒”，每盒有電池30-80個(gè)，電池型號(hào)有10種。

  7) 每個(gè)電池焊接工作時(shí)間為(含行程)3s.

  8) 如果焊接質(zhì)量不合格，必須具備單點(diǎn)重新焊接、停機(jī)檢查、重新起動(dòng)等功能。

  9) 如果電池型號(hào)發(fā)生變化，只需要在觸摸屏上寫入程序號(hào)就可執(zhí)行新的程序。能夠預(yù)置10個(gè)程序。

  解決方案

  1. 數(shù)控系統(tǒng)方案

  由于焊接工作臺(tái)要求插補(bǔ)運(yùn)行，可以考慮采用數(shù)控系統(tǒng)作為每一個(gè)工作臺(tái)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(tái)的焊機(jī)動(dòng)作、機(jī)器人的動(dòng)作、運(yùn)輸線的動(dòng)作以及連接觸摸屏、監(jiān)視器。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是各工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)程序的編制方便，可以存儲(chǔ)大量運(yùn)動(dòng)程序，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，即使某一工作臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，也不影響其他工作臺(tái)的正常運(yùn)行。缺點(diǎn)是硬件成本高。

  2. 小型PLC 通用伺服系統(tǒng)方案

  每一個(gè)工作臺(tái)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)?？偪刂葡到y(tǒng)統(tǒng)一控制各焊接工作臺(tái)的焊機(jī)動(dòng)作、機(jī)器人的動(dòng)作、運(yùn)輸線的動(dòng)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(bǔ)功能。這種配置是一套控制系統(tǒng)需要一臺(tái)PLC 4套伺服系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是將PLC直接作為“運(yùn)動(dòng)控制器”，減少了對(duì)“運(yùn)動(dòng)控制器”的要求。缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)控制程序編程復(fù)雜，難于預(yù)先編制10套運(yùn)動(dòng)程序;沒(méi)有手輪接口;運(yùn)動(dòng)控制功能不完善;硬件成本也不低。

  3. 運(yùn)動(dòng)控制器 伺服系統(tǒng)方案

  由于本項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)軸為42個(gè)，機(jī)器人為2臺(tái)、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為200-240點(diǎn)，如果考慮采用運(yùn)動(dòng)控制器 伺服系統(tǒng)方案，可以較好地滿足項(xiàng)目要求。

  以三菱QD77運(yùn)動(dòng)控制器(以下簡(jiǎn)稱QD77)為例，一臺(tái)QD77可以控制16軸，使用3臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器就可以實(shí)現(xiàn)48軸的運(yùn)動(dòng)控制。QD77有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，可以實(shí)現(xiàn)4軸插補(bǔ)及多軸同時(shí)起動(dòng)、同步運(yùn)行等功能。QD77易于編制復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)程序，也可以預(yù)置50個(gè)運(yùn)動(dòng)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(fù)責(zé)執(zhí)行“運(yùn)動(dòng)程序”，而輸入/輸出、模擬量控制、連接觸摸屏、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制的功能全部由QPLC完成。這樣具有極好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，既有數(shù)控系統(tǒng)的完善運(yùn)動(dòng)控制功能，也有PLC系統(tǒng)的邏輯控制柔性。

  經(jīng)過(guò)綜合比較3個(gè)方案，決定采用運(yùn)動(dòng)控制器 伺服系統(tǒng)方案，其主要硬件配置見(jiàn)表1-1.

  表1-1 主要硬件配置表

  這個(gè)項(xiàng)目樣例說(shuō)明了運(yùn)動(dòng)控制器和交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用重要性?？梢哉f(shuō)凡是有運(yùn)動(dòng)要求的機(jī)械都可能會(huì)用到運(yùn)動(dòng)控制器和交流伺服系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制器和交流伺服系統(tǒng)因?yàn)槠鋬?yōu)秀的運(yùn)動(dòng)控制功能已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中一個(gè)獨(dú)立的重要分支。