20PM运动控制器在五轴点焊机上的应用

一、项目简介

客户为一科技集团＊＊研究所，其下属设备室是专业焊机生产及使用厂商。
设备功能：适用于钢管工件的焊接。该设备主要控制5个轴，X，Y轴用于水平平面的轨迹控制，Z轴位于X，Y水平平面之上，是一个夹具，夹住需要焊接的工件，同时，可控制工件正反方向旋转。另外，两个轴分别为控制焊枪上下左右的U轴、W轴。

二、设备示意图

上图为设备整体外观图，如图中所示，1为焊枪，可以上下，前后移动。2为夹具夹住需要焊接的钢管，本身可以做单轴的水平面旋转，3，为平台。平台本身可以在X-Y平面上，做X水平，Y垂直及圆弧的运动。

三、手自动焊接解决方案分析

3.1 程序流程

该工艺主要用于钢管的焊接，可用于单根钢管的焊接，及带分支钢管的焊接，单根钢管焊接比较简单如下图A所示，只需中间夹具做一圆周运动即可,这个运动命名为同心圆;下图B为带分支钢管的焊接，在焊接过程中，不仅要求中间夹具要做圆周运动，底座X-Y,平台也要同步反向旋转，才能完成分支钢管的焊接，这个运动命名为偏心圆.其它水平焊接，垂直焊接就不在赘述。

该程序流程如下：1上电参数初始化，把X,Y,Z的机械参数，及焊枪的上下轴，前后轴机械参数填到相关设置寄存器里如（D1818,D1820,D1898 D1900;等）

2手动程控，手动控制X,Y,Z轴，及焊枪的上下轴，前后轴。先把各轴的手动速度等参数写入相关寄存器如图2所示。图3为把手动命令放到五个轴相关的命令寄存器。需要注意的是20PM00M三轴运动控制器为主机，20PM00D两轴运动控制器作为扩展模块，他们之间的通信通过FROM,TO指令进行读写。主机的CR0-CR199,对应扩展的D1500-D1599.

3自动控制，利用配方功能，如配方1，为工件1，为同心圆，速度为4，半径为20，角度为30，也即D2000=1,D2002=40,,D2004=200,D2006=300,如配方2，为工件2，为偏心圆，速度为4.8，半径为21，角度为40，偏心距为58,也即D2000=2,D2002=48,,D2004=210,D2006=400,D2008=580在O100循环程序中根据D2000的内容值,分别调用不同的运动子程序运动子程序共有四种D2000=1,调用OX1,为同心圆控制,G00 ZD3000 FD3002（D3000为根据角度半径计算D3002为速度D2000=2,调用OX2,为偏心圆控制,G02 XD3010 YD3012 ZD3014 RD3016 FD3020（D3010,D3012为根据角度半径计算的坐标D3020为速度） D2000=3,调用OX3,焊枪垂直控制；D2000=4,调用OX4,平台水平运动；通过配方功能可实现所需的工件,比如配方10,为工件10,为偏心圆，速度为5.8，半径为31，角度为60，偏心距为50,也D2000=2,D2002=48,,D2004=310,D2006=600,D2008=500如果启动运行会自动调用相关的运动子程序及相关参数。

图6为手动控制，及参数设置，在刚开始运行时，手动调整平台位置及焊枪位置到合适的地方再开始自动运行。

3.2 20PM电气接线

图7为20PM00M和20PM00D的接线图:

四、20PM主要特点

本控制方案采用了两台20PM,分别为20PM00M，20PM00D.特别提出的是20PM00M为三轴的运动控制器，可以实现三轴复杂的螺旋插补。如图8所示本控制实现偏心圆轨迹的控制就用到了这个功能。这个功能用普通PLC是完全实现不了的。

1.20PM适用于高速、高精度、高复杂的运动控制场合；

2.多段速执行及中断定位 64K 大容量, 内置Flash存储体；

3.20PM00M三组差分脉冲输出，最高脉冲输出达500KHz 两组手摇轮控制；

4.支持PLC顺序逻辑控制及NC控制（G 码与M码）；

五、20PM软件设定

20PM支持的G 代码功能如下：G0 高速定位；G1 双轴或三轴联动直线插补；G2 顺时针圆弧插补（设定圆心位置）；G3 逆时针圆弧插补（设定圆心位置）；G2 顺时针圆弧插补（设定半径长度）；G3 逆时针圆弧插补（设定半径长度）；G4 停顿时间；G90 设定绝对坐标系统；G91 设定相对坐标系统。

DVP20PM特色。64K步程序容量,100段运动程序，满足不同加工需求；在20PM中最大可设置100种运动轨迹，同时利用64K的程序容量，预先将需要执行的各种不同运行曲线的G码存储在PLC中，当需要加工某种规格时，可以采用文本显示器、触摸屏等来调用。支持G码的直接汇入，当采用CAM软件生成文本格式的G码后，可利用PMSOFT的汇入菜单直接汇入到PLC运动程序中。也可通过HMI,利用U盘导入文本格式的G码。支持手摇轮应用，可做一些手动的调整。具备电子原点返回模式，在20PM内存中加入了原点记忆功能，只要设定了电子原点，即使设备断电，在下次上电后也可以轻松找到原点位置。可连结EH2主机与所有扩充模块，20PM可以灵活配置，即可以接在EH2主机后作为专门定位扩展模块，也可以做为主机连接其它的模拟量等特殊功能模块。支持PLC顺序语言及定位语言（G 码与M码），实现了通用PLC与数控技术的一个完美结合。配置运动轨迹的离线仿真功能，在实际加工前利用该项功能可以检查运动程序是否存在问题，可及时解决减少错误发生，参见图9。

六、结束语

DVP20PM00D产品是一款同时具有逻辑控制和位置控制的功能强大的PLC，可以灵活、高速、精确的完成平面两轴及三轴运动控制，可以广泛应用于木工机械、焊接机械、切割设备以及半导体加工设备等等。我们有理由相信其出色的控制功能具有良好的发展前景。以下设备在20PM上都有过具体应用。1，液晶切片机；2，双轴立车3，焊接轨迹控4，点胶轨迹控制5 龙门数控钻床6火焰切割机等。

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20PM运动控制器在五轴点焊机上的应用

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