臺(tái)達(dá)行列式功能在副車架焊接中的應(yīng)用

李楊，藍(lán)偉銘

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣西柳州545005）

臺(tái)達(dá)行列式功能在副車架焊接中的應(yīng)用

李楊，藍(lán)偉銘

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣西柳州545005）

目前的點(diǎn)焊專機(jī)設(shè)備在實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)焊接過程中，焊點(diǎn)坐標(biāo)及動(dòng)作程序編程較為復(fù)雜繁瑣，本焊接系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)新型的HMC的行列式清單功能，該功能配合焊鉗焊點(diǎn)的定位、氣動(dòng)夾具的動(dòng)作可以很好的解決焊接過程中多焊點(diǎn)的順序控制。本文詳細(xì)介紹了行列式表格中的焊點(diǎn)坐標(biāo)及氣動(dòng)夾具動(dòng)作的預(yù)設(shè)方法等，使系統(tǒng)PLC程序可根據(jù)該坐標(biāo)自動(dòng)順序完成各個(gè)焊點(diǎn)的連續(xù)焊接，實(shí)現(xiàn)焊接系統(tǒng)利用行列式清單與PLC配合實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接系統(tǒng)的順序焊接控制。

副車架；焊接；行列式；HMC；臺(tái)達(dá)

當(dāng)今的工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)蓬勃發(fā)展的好時(shí)機(jī)，在焊接自動(dòng)化方向，隨著伺服與控制技術(shù)的飛速發(fā)展，一些功能完善，簡潔有效的焊接專機(jī)也隨之誕生，相比工業(yè)機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)焊接的性價(jià)比而言要高很多，尤其在一些中小型汽車零部件加工企業(yè)，能夠滿足功能要求的焊接專機(jī)深受喜愛。目前的焊接專機(jī)在進(jìn)行多點(diǎn)焊接時(shí)，隨著焊點(diǎn)的增多及對(duì)焊點(diǎn)增減的工藝變化，采用傳統(tǒng)PLC程序逐個(gè)進(jìn)行焊點(diǎn)的控制比較繁瑣，每一個(gè)焊點(diǎn)坐標(biāo)執(zhí)行需要重復(fù)編程，如果焊點(diǎn)數(shù)量過多，隨之帶來的程序編程量巨大，且在修改校正焊點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)也非常繁瑣不便，在PLC編程時(shí)對(duì)焊點(diǎn)與氣動(dòng)夾鉗的動(dòng)作銜接尤為不便，且程序不夠靈活，所以需要一種即能快速完成焊點(diǎn)的焊接控制，又能在實(shí)際應(yīng)用中隨時(shí)可以修改焊點(diǎn)坐標(biāo)而不需要改變程序的實(shí)用技術(shù)手段。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在原有PLC功能基礎(chǔ)上，采用臺(tái)達(dá)HMC進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用該觸摸屏自帶PLC的功能，將其行列式進(jìn)行有效利用，設(shè)計(jì)一套可以方便進(jìn)行坐標(biāo)控制的方案，為點(diǎn)焊的多點(diǎn)控制提供一種方便的控制方案。

1 系統(tǒng)焊接基本要求

本系統(tǒng)是為某型號(hào)微型車副車架進(jìn)行點(diǎn)焊的焊接專機(jī)。由于需要在副車架兩邊同時(shí)進(jìn)行焊接，所以配有兩把焊鉗，焊鉗位置移動(dòng)通過臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)中共有1-6個(gè)伺服軸，8個(gè)工裝夾具氣缸，焊鉗氣缸2個(gè)。副車架兩排焊點(diǎn)一共有22個(gè)，需要對(duì)這些焊點(diǎn)進(jìn)行逐一順序焊接。如圖1為副車架焊點(diǎn)示意圖。

圖1 副車架焊點(diǎn)示意圖

2 系統(tǒng)控制功能實(shí)現(xiàn)

中達(dá)電通（臺(tái)達(dá)）股份有限公司近幾年推出的HMC觸摸屏，自帶PLC功能，列表清單可以提供使用者多種狀態(tài)的顯示信息，但列表清單讓使用者更直觀性的監(jiān)視及選擇所要選擇的項(xiàng)目。通過觸摸屏的行列式功能，可以設(shè)置伺服坐標(biāo)位置參數(shù)，焊鉗氣缸動(dòng)作按照行列式表格的順序進(jìn)行，對(duì)于順序焊接的工藝過程來說，非常適用于此類專機(jī)。

本系統(tǒng)在控制過程中，根據(jù)副車架點(diǎn)焊工藝過程梳理控制流程，明確需要完成的功能，并根據(jù)流程來繪制系統(tǒng)的程序框圖，如圖2所示。實(shí)現(xiàn)在控制過程中對(duì)焊點(diǎn)位置定位、氣動(dòng)夾鉗的動(dòng)作等，在初始化過程中即將各軸的伺服參數(shù)寫入PLC及伺服系統(tǒng)，而該步驟都需要在行列式表格中進(jìn)行設(shè)置，完成設(shè)置后，PLC即可按照該表格的順序?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)焊點(diǎn)的順序定位控制及焊鉗氣缸的動(dòng)作，完成焊接過程。在進(jìn)行行列式設(shè)計(jì)時(shí)，每一行即為一個(gè)步驟，行列式按照每一行作為一個(gè)步進(jìn)行順序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)逐個(gè)焊點(diǎn)的焊接。

圖2 焊接系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)框圖

2.1 HMC行列式清單界面設(shè)計(jì)

HMC使用DOPSoft 1.01.10版本的觸摸屏編程軟件，軟件中的行列式清單功能可以滿足順序控制的需求，具體設(shè)置步驟如下：

打開編程軟件后，選擇菜單中的“元件”-“列表”-“行列式清單”，畫出需要的表格，如圖3所示。

圖3 行列式清單表格界面

在該行列式表格里可以設(shè)置每一步為一行，一行里面可以設(shè)置多個(gè)列來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同伺服軸坐標(biāo)設(shè)置，以及同時(shí)可以對(duì)各個(gè)焊鉗氣缸和工裝氣缸的選擇設(shè)置，在“模式”選擇菜單里可以選擇“伺服”、“氣缸”“停止”三種不同的模式，以對(duì)應(yīng)當(dāng)前步所要執(zhí)行的動(dòng)作，在圖4行列式清單各行示例圖中可看到設(shè)置方法。在每一步動(dòng)作時(shí)判斷該步驟屬于哪一模式，根據(jù)模式對(duì)應(yīng)選擇實(shí)現(xiàn)功能，例如選擇“伺服”模式，即將表格中的伺服軸坐標(biāo)發(fā)送給PLC和伺服系統(tǒng)軸實(shí)現(xiàn)定位運(yùn)動(dòng)，如選擇“氣缸”模式，則選擇對(duì)應(yīng)氣缸動(dòng)作，PLC程序可以根據(jù)在行列式表格中的模式選擇不同，可以對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)該步驟的動(dòng)作，工藝流程按照步序順序執(zhí)行，達(dá)到焊點(diǎn)焊接按照表格順序來完成焊接。

相對(duì)于傳統(tǒng)的點(diǎn)焊程序，利用行列式有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）修改坐標(biāo)能集中修改，用手搖輪可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)軸的坐標(biāo)定位，在線修改和存儲(chǔ)非常方便；

（2）行列式每一行除了能夠?qū)崿F(xiàn)這一步的坐標(biāo)的定位，也可以修改成氣動(dòng)夾具和焊鉗氣缸的動(dòng)作功能；

（3）每一步對(duì)應(yīng)的每一行可以方便的編輯，包括插入行、刪除行、及翻頁等；

（4）PLC程序?qū)?yīng)每一個(gè)步只需要編輯一段宏命令與偏移行命令即可，省卻了很多重復(fù)的坐標(biāo)位置程序，效率提高60%以上。

2.2 行列式表格參數(shù)設(shè)置

雙擊表格進(jìn)入后可以在圖4中對(duì)顯示項(xiàng)目數(shù)（行列數(shù)）進(jìn)行選擇，并標(biāo)注存放數(shù)據(jù)的起始地址，如D2000。同時(shí)設(shè)置項(xiàng)目地址偏移量為30，如D2000偏移后下一行為D2030，依此類推。數(shù)值單位為雙字，數(shù)值格式為Signed Decimal[1]。此步驟主要完成焊接時(shí)的每一個(gè)步驟按照對(duì)應(yīng)的表格行的地址存放數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并由六臺(tái)伺服系統(tǒng)通過通信接收坐標(biāo)后自動(dòng)運(yùn)行至需要定位的位置。

圖4 行列式清單一般設(shè)置圖

2.3 行列式表格翻頁設(shè)置

列表清單進(jìn)階設(shè)置主要是設(shè)置一些按鈕來實(shí)現(xiàn)對(duì)行列式的修改工作，可以將換頁等觸發(fā)位進(jìn)行定義，在觸摸屏界面的行列式表格旁邊可以設(shè)置此類按鈕，用于在進(jìn)行行列式數(shù)據(jù)的查看和修改，進(jìn)階設(shè)置如圖5所示。在圖3行列式清單表格界面的最下方可以設(shè)置此類的觸發(fā)按鈕對(duì)應(yīng)功能使用。在行列式中可以做多個(gè)用于修改行列式數(shù)據(jù)的按鈕，例如“上一頁”、“下一頁”、“插入一行”、“刪除”、“粘貼”和“復(fù)制”等此類按鈕。這樣用于與上述選擇功能按鈕進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)示教功能。

圖5 行列式清單進(jìn)階設(shè)置圖

2.4 行列式表格中各行參數(shù)定義設(shè)置

在本焊接系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求在圖2中設(shè)置了模式選擇列，具有伺服位置運(yùn)動(dòng)、氣缸動(dòng)作狀態(tài)，停止共三類行列式控制選擇模式。

舉例：如圖6中的第1行為伺服位置運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置，伺服運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)可以利用手搖輪進(jìn)行現(xiàn)場校正定位，然后將坐標(biāo)存入HMC表格對(duì)應(yīng)的位置；第2行為氣缸動(dòng)作狀態(tài)設(shè)置，氣缸設(shè)置為1或者0，1代表氣缸需要?jiǎng)幼鳎?代表氣缸復(fù)位。當(dāng)執(zhí)行第1行的動(dòng)作時(shí)，只執(zhí)行伺服動(dòng)作移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的坐標(biāo)位置；當(dāng)執(zhí)行第2行的動(dòng)作時(shí)，只執(zhí)行氣缸動(dòng)作用于焊鉗氣缸或者其他夾具氣缸的動(dòng)作；當(dāng)執(zhí)行第3行的停止動(dòng)作時(shí)，則關(guān)閉伺服和氣缸的動(dòng)作，即停止?fàn)顟B(tài)。如圖6所示。

圖6 行列式清單各行示例圖

在對(duì)行列式清單進(jìn)行逐行修改參數(shù)的過程中，需要對(duì)行列式每行的功能進(jìn)行定義后，才能知道該行是做哪一類的操作，即在行列式表格中，各個(gè)氣缸與伺服都是共用一個(gè)表格，一列兩用，例如第一列是第1軸伺服驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也可作為1號(hào)夾緊氣缸使用，在修改參數(shù)的過程中，需要先修改本行是作為什么功能使用的，是伺服坐標(biāo)或是控制氣缸。通過下圖7中的“結(jié)束”選擇按鈕進(jìn)行功能定義。在“結(jié)束”選擇按鈕的設(shè)置界面中可以對(duì)該按鈕進(jìn)行由0～3的不同功能定義，如0默認(rèn)為結(jié)束，1為氣缸，2為伺服。當(dāng)行列式在設(shè)置時(shí)可以通過該選擇按鈕進(jìn)行每行數(shù)據(jù)的功能進(jìn)行定義[2]。

圖7 行列式多選擇按鈕設(shè)置

2.5 HMC行列式清單宏命令設(shè)計(jì)

利用宏編程可以有效分擔(dān)PLC控制器的工作量，以減輕其負(fù)擔(dān)，克服人機(jī)硬件與軟件先天設(shè)計(jì)上的限制，尤其對(duì)于本系統(tǒng)專機(jī)的輔助尤其明顯。在該宏參數(shù)中主要設(shè)置各個(gè)行列式表格的自動(dòng)偏移量，可以在監(jiān)控過程中可以實(shí)現(xiàn)逐行動(dòng)作的順序監(jiān)控顯示，同時(shí)配合程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作。在編程界面的“畫面”-“畫面宏”界面中根據(jù)編程手冊宏編程語法規(guī)則，設(shè)置如圖8所示宏指令參數(shù)[3]。

圖8 宏指令參數(shù)設(shè)置

2.6 PLC控制程序設(shè)計(jì)

行列式清單設(shè)置完成后，需要在PLC程序中進(jìn)行編程，用以對(duì)應(yīng)觸摸屏行列式清單在選擇好每行動(dòng)作后對(duì)應(yīng)選擇PLC中的伺服自動(dòng)位移或者氣缸自動(dòng)動(dòng)作等功能的程序。打開觸摸屏編程軟件中的PLC梯形圖編程界面編寫對(duì)應(yīng)程序，如圖9所示。

圖9 對(duì)應(yīng)行列式的PLC程序

判斷每行動(dòng)作目標(biāo)，如：根據(jù)圖6行列式清單各行示例圖中所示，當(dāng)程序中的清單模式D2002與行列式中本行的控制模式進(jìn)行比較，如果比較為2時(shí)執(zhí)行第1步的行進(jìn)行伺服自動(dòng)動(dòng)作，完成對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)伺服位置移動(dòng)，然后可以通過“下一步”按鈕跳到下一行，接著執(zhí)行第二行的焊鉗及夾具氣缸的自動(dòng)動(dòng)作，如果比較為1時(shí)執(zhí)行自動(dòng)氣缸動(dòng)作程序。如果比較為0時(shí)執(zhí)行結(jié)束程序，往后每一行動(dòng)作均以此類

推[4]。

每步動(dòng)作舉例：完成各項(xiàng)觸摸屏畫面和參數(shù)設(shè)置，以及PLC程序的編程后，即可以進(jìn)入綜合調(diào)試示教階段。根據(jù)焊點(diǎn)位置到氣缸、再由氣缸到焊點(diǎn)位置的順序控制過程。而對(duì)于對(duì)行列式清單中伺服焊點(diǎn)位置的設(shè)置，則是通過手搖輪進(jìn)行伺服位置的焊點(diǎn)示教，在線將每個(gè)伺服軸的焊點(diǎn)坐標(biāo)值存入行列式中的伺服行，然后進(jìn)行修改后保存。對(duì)進(jìn)行氣缸控制的行，將需要進(jìn)行動(dòng)作的氣缸列寫入1，不需要?jiǎng)幼鞯臍飧琢袑懭?.對(duì)所有的行均進(jìn)行示教參數(shù)設(shè)置后，即可與PLC程序進(jìn)行自動(dòng)控制，完成各個(gè)焊點(diǎn)的自動(dòng)順序焊接。

3 功能驗(yàn)證

通過PLC程序與行列式清單的配合使用，大大提高了專機(jī)的效率，尤其是PLC與多臺(tái)多軸伺服通信后地址的互通更為方便。調(diào)試中只要在PLC中考慮工藝干涉問題即可，伺服每一步動(dòng)作需要的位移定位都由行列式逐行進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)動(dòng)作，滿足了專機(jī)的實(shí)際功能需要，比起專門使用PLC進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)六軸的控制來說，大大節(jié)省了工作量以及調(diào)試工作。定位過程利用手搖輪進(jìn)行快速示教，配合行列式焊點(diǎn)的修改非?？旖?。

經(jīng)過現(xiàn)場跟線調(diào)試，應(yīng)用半年來經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤，累計(jì)焊接副車架工件上萬件，焊點(diǎn)超20多萬個(gè)，系統(tǒng)能夠按照行列式的要求完成各個(gè)步驟的工藝焊接，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖10為系統(tǒng)監(jiān)控站界面，圖11為自動(dòng)焊接設(shè)備現(xiàn)場圖。

圖10 系統(tǒng)監(jiān)控站界面

圖11 自動(dòng)焊接設(shè)備現(xiàn)場圖

4 結(jié)束語

HMC的行列式功能在副車架多點(diǎn)焊接系統(tǒng)中能夠很好的實(shí)現(xiàn)既定功能效果，各個(gè)行列式在調(diào)試過程中能方便地修改各個(gè)焊點(diǎn)的坐標(biāo)位置，氣缸動(dòng)作節(jié)拍合理，實(shí)際應(yīng)用效果顯著，已經(jīng)在企業(yè)投入生產(chǎn)加工，獲得很好的實(shí)際應(yīng)用，值得在焊接專機(jī)設(shè)計(jì)中推廣。但行列式中無法實(shí)現(xiàn)不同焊鉗差時(shí)動(dòng)作，目前每一步只能實(shí)現(xiàn)伺服位移或者氣缸動(dòng)作，無法實(shí)現(xiàn)一臺(tái)焊鉗能走伺服，另一臺(tái)焊鉗可以同時(shí)氣缸動(dòng)作進(jìn)行焊接的情況，今后在這方面需要在技術(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)。

[1]中達(dá)電通股份有限公司.Delta_DOPSoft軟件使用手冊[Z].上海：中達(dá)電通股份有限公司，2015.07.31：51-52.

[2]中達(dá)電通股份有限公司.Delta_DOPSoft軟件使用手冊[Z].上海:中達(dá)電通股份有限公司，2015：53-55.

[3]中達(dá)電通股份有限公司.Delta_DOPSoft軟件使用手冊[Z].上海:中達(dá)電通股份有限公司，2015：56-57. [4]中達(dá)電通股份有限公司.臺(tái)達(dá)DOP-B系列人機(jī)界面使用手

冊[Z].上海:中達(dá)電通股份有限公司,2010：221-224.

Abstrac：In the current spot welding equipment to achieve more in the process of welding，solder joint coordinates and action programming is very complicated，the welding system adopts a new HMC determinant list function，the action sequence control function with the positioning，holder solder joint pneumatic fixture can be well solved in the welding process of multi joint.This paper introduces in detail the solder joint coordinates and gas in the form of fixture determinant dynamic default method，make the system PLC program according to the coordinate automatic continuous welding sequence of each solder joint,welding system using determinant list and PLC with the realization of the control system of welding welding sequence.

The Application of Delta Function in Determinant Subframe in Welding

LI Yang，LAN Wei-ming
（Liuzhou Vocational and Technical College of Mechanical and Electrical Engineering，Liuzhou Guangxi 545005，China）

vice frame；welding；the determinant；HMC；delta

TP273

B < class="emphasis_bold">文章編號(hào)：1

1672-545X（2017）05-0123-05

廣西教育廳高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（桂教科研[2016]3號(hào)），項(xiàng)目編號(hào)KY2016YB635（一般資助項(xiàng)目）

李楊（1984-），女，廣西柳州人，碩士，講師，研究方向：工業(yè)電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)；藍(lán)偉銘（1982-），男，廣西忻城人，碩士，工程師，主要研究方向：工業(yè)電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)。