定转子合装机的调试和plc控制
日期 2018年4月1日 【】随着社会自动化程度的提高，各行各业都开始要求劳动力效率的提高，定转子合装是电机生产线上的一个重要生产环节。本论文介绍了定转子合装机的功能，和伺服定转子合装机的特点，讲解了定转子合装机的详细操作流程和注意事项，通过元件的介绍进一步了解定转子合装机。本论文主要阐述了定转子合装机的机构电路气路上的调试方法和一些重要的程序控制的讲解。通过与其他定转子合装机的对比衬托出该定转子合装机出现有效地解决了劳动效率低下，操作人员不熟练容易产生误差，降低产品的质量，产品检测困难等等的一系列的问题。
目录
引言 1
一、定转子合装机的基本介绍 2
（一）定转子合装机的概述 2
（二）定转子合装机的操作 3
二、定转子合装机的调试 4
（一）元件介绍 4
（二）定转子合装机的主要调试 9
三、定转子合装机的PLC控制 12
（一）总复位位移时序 12
（二）横移气缸的自动控制 14
（三）轴一轴二速度同步 14
（四）三色灯控制 15
（五）机壳横移气缸的输出控制 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
随着电机控制技术的发展，交流异步电动机以其具有的结构上简单，工作能力可靠、使用寿命长、生产成本低，维护保养十分简便的特点应用也非常广泛。但是，与传统直流电动机相比，它调速性能比较差，起动转矩偏小，过载能力和效率较低。交流异步电动机旋转磁场的产生需要从电网中吸取无功功率，所以功率因素比较低，轻载时更加明显，这大大增加了线路和电网的损耗。因此长期以来，人们研究用永磁体来替代电激磁磁极，用集成电路和计算机技术对永磁同步电动机来进行控制。永磁同步电动机与直流电机和异步电机来相比较具有机械性能硬、过载能力大、可控性能好、平稳性好、噪声小、电磁干扰小、使用寿命长、电机体积小、转化效率高的特点。由于近年来电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的控制技术亦已成熟并日趋完善，永磁同步电动机已在从小到大， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
从一般控制驱动到高精度的伺服驱动，从人们日常生活到各种高精尖的科技领域作为最主要的驱动电机出现，而且应用越来越广泛。而永磁同步电动机生产的一个难点便是将转子压入定子机壳内部，永磁同步电动机具有较强的磁场会阻止转子压入机壳，这个定转子合装机就能克服永磁电机的磁场将转子压装入定子机壳内。 一、定转子合装机的基本介绍
（一）定转子合装机的概述
该定转子合装机是使用伺服控制的，伺服合装机是利用低速大扭矩直驱伺服电机具有的动力、变速与执行等多种功能，以及转速具有良好可控性的特点，直接驱动冲压机构，采用自适应扭矩控制技术，利用数字技术以及反馈控制技术控制伺服电机的运转，可以精确地控制压装机构相对于电机初始点的位置，以便于独立控制压装机构的位置和速度，通过编制不同的程序，保证了电机压装的质量，提高了机器寿命，是一种环保节能型的合装机，实现了机械合装机的数字控制，使机械压力机真正跨入了数字化时代。这台定转子合装机是使用伺服控制机器运动的，因此在对产品的压入过程中，定转子合装机能够实时显示当前压装位置、压装力，并及时准确的判断过盈量是否大小合适，同时能够显示出整个力与位移的压装曲线，很好的解决了传统压机只能压入不能检测、万能试验机效率低不能批量生产的弊端；设备整体结构均通过加强设计，刚性远超出一般普通压机标准。其次伺服合装机作为一个新型的机电一体化产品，还拥有省能源，低噪音，环境好，低维护成本，优异的控制性和稳定性的特点。定转子合装机的3D模型如图11所示
图11 定转子合装机3D图
（二）定转子合装机的操作
首先等待机器人将涂好胶的定子机壳放置在定子上料位置、将压入前端盖的转子放置在转子上料位（转子上料时需在机台右方扫码）。两个上料位如图12所示
图12 定子上料位（上）和转子上料位（下）
然后人工按双按钮定子气缸向前移到压装工位，两个固定气缸下压固定住定子，此时人工将波片放入定子机壳内（有激光检验波片是放正），人工再按双按钮转子工装向前移动至合装工位。这个时候上下两个轴同时动作夹住转子，并使转子向上移动一小段距离。到位后转子上料工装回到原始的上料位置，这时上下两个轴同时以同样的速度向下移动。当定子机壳与转子即将接触时，上轴切换成扭矩模式继续下压，下轴回到初始位置（零点）。到达扭矩要求后，上轴回到初始位置（零点）。人工安装卡簧，双按钮，机壳移动到放料位置（放料位置为定子上料位），机器人夹走机壳。
二、定转子合装机的调试
（一）元件的介绍
1．PLC主机
PLC主机是西门子PLC，型号为SIMATIC S71200 CPU 1215C，如图21所示。西门子S71200型号PLC具有模块化结构紧凑功能全面等特点，适用于多种应用，能够保障现有投资的长期安全。由于该控制器具有可扩展的灵活设计，符合工业通讯最高标准的通讯接口，以及全面的集成工艺功能。
图21 PLC主机
该款PLC拥有集成的 PROFINET 接口用于编程、HMI 通讯和 PLC 间的通讯。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯。该接口带一个具有自动交叉网线（autocrossover）功能的 RJ45 连接器，提供10/100 M bit/s 的数据传输速率，它支持最多 16 个以太网连接以及下列协议：TCP/IP native、ISOonTCP 和 S7 通讯。
这款PLC拥有多达6个高速计数器。其中3个输入为100kHz，3个输入为30kHz，用于计数和测量。同时它还拥有凉的100kHz的高速脉冲输出用于控制步进电机眯伺服的速度和位置。
最重要的它还能添加扩展模块，最多能将8个扩展模块连接到PLC主机上来支持更多的输入/输出信号
2．拓展模块
扩展模块使用的是西门子SM1223数字量输入/输出模块，如图22所示。能够为CPU的本机I/O提供更多的数字量输入/输出，使控制器灵活地适应相关任务的要求，用于使用附加输入端和输出端对系统进行后续扩展。通过点到点连接进行通信。采用 RS232和RS485物理传输介质。在CPU的“ Freeport”模式下进行数据传输。
图22 拓展模块
3.按钮
按钮一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路(其中电流很小)，从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
定转子合装机的按钮用到左启动按钮，右启动按钮，急停按钮。左右启动按钮和急停按钮如图23所示。左右启动按钮用的是常开的接法，急停按钮采用常闭接法，分别来保证设备的正常启动和设备在紧急情况下进行的急停。
图23 双启动按钮和急停按钮
4.触摸屏
定转子合装机采用了西门子KTP700 6AV21232GB030AX0型号触摸屏，如图24所示。该触摸屏支持按键和触摸操作。是7“TFT显示屏，65536色。它还拥有PROFINET接口，配置从Win CC基本V13/ STEP7 BASIC V13。
图24 触摸屏
5.气缸
目录
引言 1
一、定转子合装机的基本介绍 2
（一）定转子合装机的概述 2
（二）定转子合装机的操作 3
二、定转子合装机的调试 4
（一）元件介绍 4
（二）定转子合装机的主要调试 9
三、定转子合装机的PLC控制 12
（一）总复位位移时序 12
（二）横移气缸的自动控制 14
（三）轴一轴二速度同步 14
（四）三色灯控制 15
（五）机壳横移气缸的输出控制 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
随着电机控制技术的发展，交流异步电动机以其具有的结构上简单，工作能力可靠、使用寿命长、生产成本低，维护保养十分简便的特点应用也非常广泛。但是，与传统直流电动机相比，它调速性能比较差，起动转矩偏小，过载能力和效率较低。交流异步电动机旋转磁场的产生需要从电网中吸取无功功率，所以功率因素比较低，轻载时更加明显，这大大增加了线路和电网的损耗。因此长期以来，人们研究用永磁体来替代电激磁磁极，用集成电路和计算机技术对永磁同步电动机来进行控制。永磁同步电动机与直流电机和异步电机来相比较具有机械性能硬、过载能力大、可控性能好、平稳性好、噪声小、电磁干扰小、使用寿命长、电机体积小、转化效率高的特点。由于近年来电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的控制技术亦已成熟并日趋完善，永磁同步电动机已在从小到大， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
从一般控制驱动到高精度的伺服驱动，从人们日常生活到各种高精尖的科技领域作为最主要的驱动电机出现，而且应用越来越广泛。而永磁同步电动机生产的一个难点便是将转子压入定子机壳内部，永磁同步电动机具有较强的磁场会阻止转子压入机壳，这个定转子合装机就能克服永磁电机的磁场将转子压装入定子机壳内。 一、定转子合装机的基本介绍
（一）定转子合装机的概述
该定转子合装机是使用伺服控制的，伺服合装机是利用低速大扭矩直驱伺服电机具有的动力、变速与执行等多种功能，以及转速具有良好可控性的特点，直接驱动冲压机构，采用自适应扭矩控制技术，利用数字技术以及反馈控制技术控制伺服电机的运转，可以精确地控制压装机构相对于电机初始点的位置，以便于独立控制压装机构的位置和速度，通过编制不同的程序，保证了电机压装的质量，提高了机器寿命，是一种环保节能型的合装机，实现了机械合装机的数字控制，使机械压力机真正跨入了数字化时代。这台定转子合装机是使用伺服控制机器运动的，因此在对产品的压入过程中，定转子合装机能够实时显示当前压装位置、压装力，并及时准确的判断过盈量是否大小合适，同时能够显示出整个力与位移的压装曲线，很好的解决了传统压机只能压入不能检测、万能试验机效率低不能批量生产的弊端；设备整体结构均通过加强设计，刚性远超出一般普通压机标准。其次伺服合装机作为一个新型的机电一体化产品，还拥有省能源，低噪音，环境好，低维护成本，优异的控制性和稳定性的特点。定转子合装机的3D模型如图11所示
图11 定转子合装机3D图
（二）定转子合装机的操作
首先等待机器人将涂好胶的定子机壳放置在定子上料位置、将压入前端盖的转子放置在转子上料位（转子上料时需在机台右方扫码）。两个上料位如图12所示
图12 定子上料位（上）和转子上料位（下）
然后人工按双按钮定子气缸向前移到压装工位，两个固定气缸下压固定住定子，此时人工将波片放入定子机壳内（有激光检验波片是放正），人工再按双按钮转子工装向前移动至合装工位。这个时候上下两个轴同时动作夹住转子，并使转子向上移动一小段距离。到位后转子上料工装回到原始的上料位置，这时上下两个轴同时以同样的速度向下移动。当定子机壳与转子即将接触时，上轴切换成扭矩模式继续下压，下轴回到初始位置（零点）。到达扭矩要求后，上轴回到初始位置（零点）。人工安装卡簧，双按钮，机壳移动到放料位置（放料位置为定子上料位），机器人夹走机壳。
二、定转子合装机的调试
（一）元件的介绍
1．PLC主机
PLC主机是西门子PLC，型号为SIMATIC S71200 CPU 1215C，如图21所示。西门子S71200型号PLC具有模块化结构紧凑功能全面等特点，适用于多种应用，能够保障现有投资的长期安全。由于该控制器具有可扩展的灵活设计，符合工业通讯最高标准的通讯接口，以及全面的集成工艺功能。
图21 PLC主机
该款PLC拥有集成的 PROFINET 接口用于编程、HMI 通讯和 PLC 间的通讯。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯。该接口带一个具有自动交叉网线（autocrossover）功能的 RJ45 连接器，提供10/100 M bit/s 的数据传输速率，它支持最多 16 个以太网连接以及下列协议：TCP/IP native、ISOonTCP 和 S7 通讯。
这款PLC拥有多达6个高速计数器。其中3个输入为100kHz，3个输入为30kHz，用于计数和测量。同时它还拥有凉的100kHz的高速脉冲输出用于控制步进电机眯伺服的速度和位置。
最重要的它还能添加扩展模块，最多能将8个扩展模块连接到PLC主机上来支持更多的输入/输出信号
2．拓展模块
扩展模块使用的是西门子SM1223数字量输入/输出模块，如图22所示。能够为CPU的本机I/O提供更多的数字量输入/输出，使控制器灵活地适应相关任务的要求，用于使用附加输入端和输出端对系统进行后续扩展。通过点到点连接进行通信。采用 RS232和RS485物理传输介质。在CPU的“ Freeport”模式下进行数据传输。
图22 拓展模块
3.按钮
按钮一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路(其中电流很小)，从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
定转子合装机的按钮用到左启动按钮，右启动按钮，急停按钮。左右启动按钮和急停按钮如图23所示。左右启动按钮用的是常开的接法，急停按钮采用常闭接法，分别来保证设备的正常启动和设备在紧急情况下进行的急停。
图23 双启动按钮和急停按钮
4.触摸屏
定转子合装机采用了西门子KTP700 6AV21232GB030AX0型号触摸屏，如图24所示。该触摸屏支持按键和触摸操作。是7“TFT显示屏，65536色。它还拥有PROFINET接口，配置从Win CC基本V13/ STEP7 BASIC V13。
图24 触摸屏
5.气缸
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