关于HMI和运动控制器数控焊接系统设计.pdfVIP

学兔兔 第 1期 (总第 194期) 机 械 工 程 与 自 动 化 - NO．1 2016年 2月 MECHANICAI ENGINEERING AUT0MAT1()N Feb． 文章编号 ：1672—6413(2016)01—0178—03 基于HMI和运动控制器 的数控焊接系统设计 袁国锋 ，王效 岗，刘建龙 ，李艳威 (太原科技大学 机械工程学院，山西 太原 030024) 摘要 ：根据管道环缝 自动化焊接的要求，面向数控焊接系统领域 的应用 ，设计 了一种触摸屏和运动控制器基 于 串行通信的 自动化焊接控制系统。分析了系统的设计要求，重点描述 了系统软硬件的设计过程和焊接运动 过程 的伺服控制 ，阐述 了触摸屏通过 Modbus通讯协议实现对焊接过程的控制和监控。通过触摸屏和运动控 制器 的软硬件调试，使系统的功能和性能达到了自动化焊接 的预期设计要求 ，实现 了管道环缝焊接过程 的 自 动化 、柔性化和信息化。 关键词 ：焊接 ；HMI；控制系统；运动控制器 中图分类号 ：TP273：TG4 文献标识码 ：A 0 引言 层焊时的自动排列焊道和摆动焊接l_3J。 在石油工程和煤基行业 中，环缝焊接在焊接生产 为满足环缝焊接生产的工艺要求 ，保证焊接质量 ， 中占有较大比重 。研制管道环缝数控焊接机可以克服 控制系统以触摸屏人机界面作为上位机 ，运动控制器 以往手工焊和半 自动化焊接生产劳动强度大、劳动效 作为下位机，通过 RS232串口通讯的方式实现焊接过 率低等缺点，同时对提高管道焊接生产质量具有重要 程的控制与监控 。该系统主要 由手动模块 、自动模块 、 意义，具有良好的开发前景和社会效益。 目前 国内环 参数设置模块、程序编码模块和信息显示模块等组成。 缝 自动化焊接机大多数采用 PLC控制技术 ，控制技术 对外不开放 ，缺乏二次开发的功能 ，并且人机界面交互 性较差 -z]。本文设计的基于 HMI和运动控制器的 自动化焊接数控系统 ，采用运动控制器 、编码器、伺服 驱动及伺服电机等，以触摸屏为人机界面搭建控制系 统 ，实现了焊接制造过程的自动化和数值化 ，进一步提 高焊接生产效率 ，保证产品质量。 1 数控焊接系统总体设计 本文设计的数控环缝 自动化焊接机床采用工件旋 转而焊枪摆动的焊接方式 ，该焊接方式可 以获得高质 图 1 数控 自动化焊接机床机械结构示意 图 量的焊接产品。数控环缝 自动焊接机主要包括机床本 手动模块可实现机床各轴的运动与停止、各运动 体 、控制系统、焊接系统和气路系统等。 轴回零和点焊等功能；自动模块可按照设置 的焊接参 机床机械部分包括机座、工件转动机构 (左床头箱 数和焊接轨迹 自动运行 ；程序编码模块实现焊枪运动 和右床头箱)、进给传动机构 (X轴 的水平运动和 y轴 轨迹 的编辑；信息显示模块显示各运动轴的位置和速 的上下运动)、焊接机头摆动机构和气动卡盘夹紧机构 度 、焊接 电流 、焊接电源 、焊接速度 、摆宽 、摆速 、故障信 等，如图 1所示。 ’ 息报警 (伺服报警 、限位报警 、气压报警等)、状态指示 工件的旋转由一个伺服 电机经齿形链驱动左、右 灯等；参数设置模块实现对每层焊道的焊接电流、焊接 两个床头箱主轴实现同步转动，机床左 、右两头各配置