專利名稱：一種定位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)電領(lǐng)域中的定位控制裝置，尤其涉及一種可編程控制器 和定位模塊組成的定位控制裝置。
背景技術(shù)：
定位控制是機(jī)電設(shè)備有關(guān)位置控制的重要內(nèi)容之一，在機(jī)床、印刷包裝機(jī) 械、醫(yī)療設(shè)備、微電子制造設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。定位控制有以下要求， 一是要保證點(diǎn)到點(diǎn)的位置精度；二是要保證點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度；三是要對定位 過程進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)前定位控制有以下方式1、 行程開關(guān)定位。在定位點(diǎn)設(shè)置行程開關(guān)，通過行程開關(guān)的通斷控制運(yùn)動(dòng) 部件的定位。2、 單片機(jī)控制定位。通過單片機(jī)和接口電路輸出脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使運(yùn)動(dòng)部件定位。3、 位置控制卡定位。位置控制卡是一種專門用來進(jìn)行位置控制的摸板，通 過PCI或ISA總線與計(jì)算機(jī)主板相連。由位置控制卡輸出控制信號至伺服驅(qū)動(dòng) 裝置，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使運(yùn)動(dòng)部件定位。4、 可編程控制器和定位模塊定位。定位模塊是可編程控制器可選配的功能 模塊，借助功能指令通過可編程控制器對設(shè)定的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由定位模 塊輸出控制信號至伺服驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使運(yùn)動(dòng)部件定位。但是上述的4種方式均具有比較明顯的缺點(diǎn)1、 行程開關(guān)定位。①位置定位由行程開關(guān)的安裝位置確定，不能任意定位。 當(dāng)定位點(diǎn)有變化時(shí)，需重新設(shè)置或安裝行程開關(guān)，并重新安排電氣線路和設(shè)定 控制邏輯；②定位精度由行程開關(guān)的安裝精度等因素來保證，定位精度低；③ 點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度不能任意設(shè)定；④定位過程由人工來觀察。2、 單片機(jī)控制定位。①位置和速度等定位數(shù)據(jù)通過鍵盤和數(shù)碼管設(shè)定和顯 示，操作步驟多且不直觀，不能對定位過程進(jìn)行監(jiān)控；②定位控制無位置檢測，定位精度較低。3、 位置控制卡定位。①必須由計(jì)算機(jī)硬件支持，在要求高的場合須采用工 業(yè)控制計(jì)算機(jī)，增加了成本；②位置和速度等定位數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)鍵盤和屏幕 設(shè)定和顯示，操作步驟多，鍵盤和屏幕占據(jù)設(shè)備較多的空間。4、 可編程控制器和定位模塊定位。①定位數(shù)據(jù)不通過外部設(shè)備設(shè)定時(shí)，定 位數(shù)據(jù)固化在可編程控制器中，當(dāng)工藝流程發(fā)生變化時(shí)，須重新編制控制程序， 實(shí)時(shí)調(diào)整功能不強(qiáng)；②定位數(shù)據(jù)通過外部設(shè)備設(shè)定時(shí)，通常由撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)， 操作易出錯(cuò)；③上述兩項(xiàng)均不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，也不能對定位過程進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有可編程控制器和定位模塊定位方式中所存在的 無法實(shí)時(shí)調(diào)整控制程序、無法對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和監(jiān)控的缺點(diǎn)，提供了一種 基于觸摸屏操作的可編程控制器和定位模塊組成的定位控制裝置，其采用的技 術(shù)方案如下所述。一種定位控制裝置，其包含可編程控制器、定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、交 流伺服電機(jī)、滾珠絲杠、滑臺及電源，所述可編程控制器與定位模塊相連，定 位模塊與伺服驅(qū)動(dòng)裝置相連，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與交流伺服電機(jī)相連，交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠相連，并帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑臺作直線定位運(yùn)動(dòng)，交流伺服 電機(jī)上的光電編碼器與伺服驅(qū)動(dòng)裝置相連，本裝置還包含一觸摸屏通過電纜與 可編程控制器相連接， 一串口與觸摸屏相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)精巧、操作方便，通過對觸摸屏操作，對由可編程控制器 和定位模塊組成的定位控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定、顯示和監(jiān)控，具有顯示直觀， 監(jiān)控實(shí)時(shí)，可靠性高，應(yīng)用廣泛，配置靈活及程序編制調(diào)試方便的特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中定位控制裝置的正面示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中定位控制裝置的A-A向視圖； 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中觸摸屏界面的示意圖；具體實(shí)施方式
現(xiàn)依據(jù)附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例參加圖1及圖2所示，本裝置100中的零件熒光燈1、開關(guān)電源2、伺服驅(qū) 動(dòng)裝置3、熔斷器4、接觸器5、可編程控制器6和定位模塊7固定在操作臺25 之上，零件斷路器8、觸摸屏9、急停開關(guān)IO、停止按鈕ll、啟動(dòng)按鈕12和串 口 13固定在有機(jī)玻璃罩24上，零件光電編碼器14、伺服電機(jī)15、聯(lián)軸器16、 標(biāo)尺17、滑臺18、右限位開關(guān)20、滾珠絲杠21、回參考點(diǎn)減速開關(guān)22和左限 位開關(guān)23先固定在支架19上，支架19固定在操作臺25上，其中可編程控制 器6的型號是FX2N-32MT，可編程控制器6上的RS422接口通過電纜與觸摸屏 9相連，觸摸屏的型號為F930G0T，串口 13通過電纜與觸摸屏9上的RS232接 口相連。本裝置100的觸摸屏9的電力由開關(guān)電源2提供。本裝置100中的串 口 13可連接另外的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可通過串口 13對可編程控制器6通信，進(jìn) 行程序開發(fā)、編輯、修改以及觸摸屏頁面設(shè)計(jì)等操作。本裝置100的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠21、滑臺18、伺服電機(jī)15和光電編 碼器14，其中滾珠絲杠21裝在支架19之上，滾珠絲杠21上裝有滑臺18，支 架19上方裝有標(biāo)尺17，支架19下方分別裝有左限位開關(guān)23、回參考點(diǎn)減速開 關(guān)22和右限位開關(guān)20，滾珠絲杠21通過聯(lián)軸器16與伺服電機(jī)15相連?；_ 18通過螺母與滾珠絲杠21相連，滑臺支承在直線導(dǎo)軌上，并沿著導(dǎo)軌作直線運(yùn) 動(dòng)，伺服電機(jī)15的驅(qū)動(dòng)電源由伺服驅(qū)動(dòng)裝置3提供，伺服電機(jī)15上的光電編 碼器14檢測滾珠絲杠21的角位移和伺服電機(jī)15的轉(zhuǎn)速，檢測到的信號通過電 纜輸出到伺服驅(qū)動(dòng)裝置3上的CN2端口，構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的左、 右兩個(gè)限位位置分別安裝有左、右向限位開關(guān)23、 20，當(dāng)滑臺18運(yùn)動(dòng)至左限位 開關(guān)23或右限位開關(guān)20時(shí)，限位開關(guān)輸出信號至可編程控制器6的輸入端， 使滑臺18在限位處迅速停止。因?yàn)楣怆娋幋a器14為增量式測量，所以每次重 新上電后，需進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，為使回參考點(diǎn)定位準(zhǔn)確，在左限位開關(guān)23內(nèi) 側(cè)安裝一個(gè)回參考點(diǎn)減速開關(guān)22，當(dāng)滑臺18快速運(yùn)動(dòng)到該開關(guān)時(shí)，輸出信號至 定位模塊7的"DOG"端，滑臺18降速并準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)到參考點(diǎn)。伺服驅(qū)動(dòng)裝置3 的型號為三菱MR-J2S-10A，其CN1A端口接收定位模塊7輸出的正向脈沖和反向脈沖等信號，同時(shí)輸出"伺服準(zhǔn)備好"、"伺服報(bào)警"等開關(guān)信號至可編碼控制器6的輸入端，CN1B端口接收可編程控制器6輸出的"緊急停止"、"伺服停 止"等開關(guān)信號，CN2端口接收光電編碼器14反饋的脈沖信號，包括相位差90。 的兩路差分脈沖和一路差分零標(biāo)志脈沖，分別用來辨向和回參考點(diǎn)控制，伺服 驅(qū)動(dòng)裝置3的L、 N端口與單相交流220V電網(wǎng)相接，為伺服驅(qū)動(dòng)裝置3提供電 源?？删幊炭刂破?和定位模塊7的型號分別為FX2N-32MT和FX2N-1PG，可編 程控制器6的輸入端有"緊急停止"開關(guān)信號，左、右限位開關(guān)信號，以及來自伺 服驅(qū)動(dòng)裝置3的CN1A端口輸出的"伺服準(zhǔn)備好"、"伺服報(bào)警"等開關(guān)信號，可編 程控制器6的輸出端輸出"緊急停止"、"伺服ON"、"伺服停止"等開關(guān)信號到伺 服驅(qū)動(dòng)裝置3的CN1B端口，定位模塊7輸出"正向脈沖"、"反向脈沖"等信號至 伺服驅(qū)動(dòng)裝置3的CN1A端口，可編程控制器6上的RS422接口通過電纜與觸 摸屏9相連。熔斷器4串接在電源電路中，對電源起短路保護(hù)作用，接觸器5 串接在伺服驅(qū)動(dòng)裝置3進(jìn)線端中，對伺服驅(qū)動(dòng)裝置3起短路保護(hù)作用，急停開 關(guān)10用于緊急情況的安全保護(hù)。啟動(dòng)本裝置100需要先合上斷路器8，裝置電源接通，熒光燈1點(diǎn)亮，再按 啟動(dòng)按鈕12，觸摸屏9顯示初始化主頁面，然后通過操作觸摸屏來控制本裝置 的運(yùn)行，如圖3所示，主頁面200由"手一"、"手+ "、"回零"和"菜單"觸 摸鍵，以及"當(dāng)前位置"數(shù)值顯示和"回零"數(shù)值顯示組成(數(shù)值用符號#表示)。 開機(jī)通電后，首先要進(jìn)行"回零"操作，即返回參考點(diǎn)操作。按"回零"觸摸 鍵，滑臺18開始回參考點(diǎn)運(yùn)行，到達(dá)參考點(diǎn)時(shí)，滑臺18停止，所停位置即為 參考點(diǎn)數(shù)值，此數(shù)值在"回零"觸摸鍵旁顯示出來。"手一"和"手+"為手動(dòng)負(fù) 方向和正方向操作。按"手一"或"手+"觸摸鍵，滑臺18反向或正向運(yùn)動(dòng)，"當(dāng)前位置"處顯示滑臺18當(dāng)前所處的位置。按"菜單"觸摸鍵，觸摸屏9進(jìn) 入菜單頁面300，在菜單頁面300上，除"返回"觸摸鍵外，還有"電機(jī)狀態(tài)"、"系統(tǒng)參數(shù)"、"當(dāng)前報(bào)警"、"報(bào)警紀(jì)錄"、"程序演示"和"位置編輯"6個(gè)觸摸 鍵，其中，前5個(gè)觸摸鍵用來監(jiān)控裝置100的運(yùn)行狀態(tài)和裝置調(diào)試，"位置編輯" 用于現(xiàn)場定位數(shù)據(jù)設(shè)置。按"位置編輯"觸摸鍵，觸摸屏進(jìn)入位置編輯頁面400， 在位置編輯頁面400，有"位置"、"速度"和"模式"設(shè)定及"執(zhí)行"、"停止"、"返回"以及"下一頁"觸摸鍵。當(dāng)按"位置"鍵進(jìn)行位置數(shù)值設(shè)定在同一頁上可設(shè)置6個(gè)定位位置值。觸摸"位置"鍵，即彈出數(shù)值設(shè)定框500。按"0 9" 數(shù)字觸摸鍵、小數(shù)點(diǎn)"."及符號"一"觸摸鍵輸入定位位置值，輸入的數(shù)值在"數(shù) 值顯示框"中顯示出來，確認(rèn)無誤后按"ENT"觸摸鍵，若鍵入的數(shù)據(jù)有誤，按 "CLR"觸摸鍵，則刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)。設(shè)置的位置值須在規(guī)定的行程內(nèi)(單位mm)。 按"▲"和"T"觸摸鍵可再次輸入上一個(gè)或下一個(gè)位置的數(shù)值。若定位點(diǎn)超 過6個(gè)，則按"下一頁"觸摸鍵繼續(xù)設(shè)定。當(dāng)按"速度"鍵進(jìn)行速度設(shè)定:觸摸速度 設(shè)定鍵，即彈出數(shù)值設(shè)定框，設(shè)定方式同上。速度設(shè)定值不得大于系統(tǒng)參數(shù)設(shè) 定的速度最高運(yùn)行值(單位mm/min)。當(dāng)按"模式"鍵進(jìn)行運(yùn)行模式設(shè)定設(shè)定 方式同上，但數(shù)值只能設(shè)置為"0"或"1"。其中"0"為絕對值位置，"1"為 增量值位置。運(yùn)行模式設(shè)定與位置數(shù)值設(shè)定是緊密相關(guān)的，根據(jù)工藝流程靈活 設(shè)置。若點(diǎn)到點(diǎn)位置是絕對值時(shí)，則該定位運(yùn)行模式設(shè)置為"0"，若點(diǎn)到點(diǎn)位 置是增量值時(shí)，則該定位運(yùn)行模式設(shè)置為"1"。例如，定位位置1到位置6的 數(shù)值(單位mm)為30 (位置l) —45 (位置2) —150 (位置3) —120 (位置 4) —180 (位置5) —160 (位置6)，若用絕對值設(shè)定，則定位位置分別設(shè)定為 30， 45， 150， 120， 180禾[U60，相應(yīng)的運(yùn)行模式設(shè)定為0， 0， 0， 0， 0禾口 0; 若用增量值設(shè)定，則定位位置分別設(shè)定為30， 15， 105， _30， 60和一20，相 應(yīng)的運(yùn)行模式設(shè)定為l， 1， 1， 1， l和h若用絕對值和增量值混合設(shè)定，則定 位位置分別設(shè)定值為30， 45， 105， 一30， 180和_20，相應(yīng)的運(yùn)行模式設(shè)定為 0， 0， 1， 1， 0， 1。當(dāng)按"執(zhí)行"鍵進(jìn)行程序執(zhí)行在"位置編輯"頁面中， 按"執(zhí)行"觸摸鍵，系統(tǒng)即按設(shè)定的位置數(shù)據(jù)順序執(zhí)行，運(yùn)行到當(dāng)前位置時(shí)，該位 置數(shù)值會閃爍。如果在程序運(yùn)行過程中要停止程序的運(yùn)行，只需按"停止"觸 摸鍵，程序即停止，如再按"執(zhí)行"觸摸鍵，則程序從當(dāng)前位置重新開始執(zhí)行。 本裝置100的程序有斷電保護(hù)功能，即使裝置斷電，程序仍保留在裝置內(nèi)，但 在執(zhí)行前須執(zhí)行返回參考點(diǎn)的操作。
權(quán)利要求1、一種定位控制裝置，其包含可編程控制器、定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、交流伺服電機(jī)、滾珠絲杠、滑臺及電源，所述可編程控制器與定位模塊相連，定位模塊與伺服驅(qū)動(dòng)裝置相連，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與交流伺服電機(jī)相連，交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠相連，并帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑臺作直線定位運(yùn)動(dòng)，交流伺服電機(jī)上的光電編碼器與伺服驅(qū)動(dòng)裝置相連，其特征在于，本裝置還包含一觸摸屏通過電纜與可編程控制器相連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的定位控制裝置，其特征在于，本裝置還包括一串口 與所述觸摸屏相連。
專利摘要一種定位控制裝置，其包含可編程控制器、定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、交流伺服電機(jī)、滾珠絲杠、滑臺及電源，本裝置還包含一觸摸屏通過電纜與可編程控制器相連接，一串口與觸摸屏相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)精巧、操作方便，通過對觸摸屏操作，對由可編程控制器和定位模塊組成的定位控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定、顯示和監(jiān)控，具有顯示直觀，監(jiān)控實(shí)時(shí)，可靠性高，應(yīng)用廣泛，配置靈活及程序編制調(diào)試方便的特點(diǎn)。
文檔編號G05D3/20GK201107661SQ20072007490
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者王侃夫 申請人:上海電機(jī)學(xué)院