眾為興伺服QS7與觸摸屏結(jié)合在鎖螺絲機(jī)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2015-02-04 14:10　　　類型：應(yīng)用案例　　　人瀏覽

一、背景
鎖螺絲機(jī)又稱自動送螺絲機(jī)、自動送鎖螺絲機(jī)、工業(yè)擰緊系統(tǒng)、螺絲鎖付機(jī)器人等，是用以取代傳統(tǒng)手工擰緊螺絲的機(jī)器。
手工的螺絲擰緊又包括純手工擰緊和電動螺絲刀或者氣動螺絲刀擰緊兩種，后者通過電動或者氣動的方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力，以代替頻繁手工的擰緊動作，在某種程度上減輕了鎖螺絲的工作強(qiáng)度，但由于手工放置螺絲和對準(zhǔn)螺絲頭部仍需要占用大量的工作時(shí)間和精力，因此整體效率提升比較有限。采用眾為興伺服驅(qū)動產(chǎn)品QS7和簡易觸摸屏結(jié)合實(shí)現(xiàn)一體化的全套行業(yè)解決方案，不僅能夠有效滿足自動鎖螺絲機(jī)的行業(yè)工藝要求，而且成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)客戶的利益最大化、操作人性化、選擇多樣化的需求。

二、系統(tǒng)組成
結(jié)合自動鎖螺絲機(jī)的行業(yè)工藝要求和客戶定制方案，該自動鎖螺絲機(jī)系統(tǒng)由我司的QS7伺服驅(qū)動器、weinview觸摸屏TK6070ik、專用伺服電機(jī)等組成。QS7與觸摸屏結(jié)合的方案與傳統(tǒng)的控制器相比，價(jià)格便宜，操作方便；與驅(qū)動器加文本顯示器加PLC控制的工業(yè)應(yīng)用相比，QS7與觸摸屏結(jié)合檔次更高，中間省去了PLC，控制方案更優(yōu)；觸摸屏與文本顯示器相比在人機(jī)界面、動畫顯示、操作設(shè)置等方面都更加直觀和便捷。

（1）控制器件
眾為興新一代伺服驅(qū)動器QS7AA020M，功率：0.75KW。性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、無脈動。自帶RS485和RS232通訊,方便實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器和觸摸屏或上位機(jī)連接，同時(shí)也可以一臺觸摸屏經(jīng)RS485和多臺QS7驅(qū)動器連接通訊。能夠完全滿足自動鎖螺絲機(jī)工藝要求。

（2）人機(jī)界面
采用Weinview觸摸屏TK6070iK，16:9寬屏、7寸屏幕，可編程實(shí)現(xiàn)客戶定制工藝操作要求，動畫顯示，生動直觀，操作簡單。

（3）執(zhí)行器件
鎖螺絲機(jī)用伺服電機(jī)。功率：600w；電壓：220V ；電流：3.5A；轉(zhuǎn)速：3000rpm；扭力：1.91Nm；峰值：5.73Nm。

QS7伺服驅(qū)動器和觸摸屏結(jié)合實(shí)現(xiàn)鎖螺絲機(jī)整體控制系統(tǒng)如圖一所示。

（圖一 QS7伺服驅(qū)動器加觸摸屏實(shí)現(xiàn)的自動鎖螺絲機(jī)控制系統(tǒng)框圖）

三、鎖螺絲機(jī)工藝功能實(shí)現(xiàn)
鎖螺絲機(jī)使用的伺服電機(jī)對轉(zhuǎn)速、力矩有較嚴(yán)格的要求，通過觸摸屏上參數(shù)設(shè)置來控制電機(jī)以滿足鎖螺絲機(jī)工藝對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩的要求。鎖螺絲機(jī)整體運(yùn)動過程是：
1、按開始按鈕氣缸下降，旋轉(zhuǎn)軸到達(dá)螺絲位置上方。
2、給出發(fā)IO啟動伺服電機(jī)按照設(shè)定的低速速度1和圈數(shù)1旋轉(zhuǎn)，使螺絲刀與螺絲卡住。
3、按照設(shè)定的高速速度2和圈數(shù)2旋轉(zhuǎn)，預(yù)擰緊螺絲刀設(shè)定力矩的70%~90%。
4、伺服電機(jī)再慢速速度3和圈數(shù)3旋轉(zhuǎn)，啟動擰緊到設(shè)定力矩，驅(qū)動器輸出完成IO。
5、氣缸上升提起擰緊軸，一次完整的鎖螺絲過程結(jié)束。
在整個(gè)鎖螺絲過程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、預(yù)扭緊力矩、扭緊力矩都在觸摸屏上能實(shí)時(shí)顯示和設(shè)置，還能輸出報(bào)警信號，同時(shí)觸摸屏還應(yīng)該設(shè)置有實(shí)時(shí)扭緊力矩曲線、實(shí)時(shí)扭力扭緊曲線、產(chǎn)量記錄、故障報(bào)警和記錄等功能。

（圖二鎖螺絲機(jī)工藝功能過程）

TK6070iK觸摸屏通過RS485端口與QS7驅(qū)動器進(jìn)行連接通訊，同時(shí)觸摸屏也可以通過RS485端口對多臺QS7驅(qū)動器進(jìn)行控制。使用EB8000 Project Manager組態(tài)軟件定制觸摸屏上位機(jī)程序。QS7驅(qū)動器使用標(biāo)準(zhǔn)的modbus RTU協(xié)議，故在設(shè)備列表頁通訊設(shè)置如圖三所示。
QS7驅(qū)動器與觸摸屏之間通訊PLC類型選擇MODBUS RTU，接口類型選擇RS-485 2W,波特率選擇9600,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)等一定要與QS7內(nèi)部的通訊方式設(shè)置一致。

（圖三設(shè)備屬性頁通訊設(shè)置）

QS7內(nèi)部具有與伺服電機(jī)相關(guān)的非常詳細(xì)的64個(gè)參數(shù)可供設(shè)置，分別為P0~P63。根據(jù)鎖螺絲機(jī)的運(yùn)動流程，選擇與鎖螺絲機(jī)鎖螺絲過程直接相關(guān)的、可以快速設(shè)置和直觀顯示的幾個(gè)參數(shù)放到觸摸屏的主界面窗口中，方便使用者操作和實(shí)時(shí)查看。其它的參數(shù)可以設(shè)置在后置的幾個(gè)窗口中，如果在鎖螺絲機(jī)運(yùn)行過程中控制需要時(shí)方便設(shè)置和查看。系統(tǒng)主窗口如圖四所示。

（圖四觸摸屏參數(shù)管理主界面）

在觸摸屏界面中放置輸入、輸出元件時(shí)PLC名稱選擇MODBUS RTU；地址類型選擇6x；6x類型的地址在觸摸屏上代表可讀可寫的設(shè)備類型，讀功能碼是03H，寫功能碼是06H，與QS7內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU編寫的參數(shù)功能碼相對應(yīng)；地址選擇QS7內(nèi)部相應(yīng)的參數(shù)地址。元件地址設(shè)置如圖五所示。為了方便控制鎖螺絲機(jī)的啟動和停止，運(yùn)用EB8000 Project Manager 軟件提供的宏指令功能，組合QS7的幾個(gè)相關(guān)參數(shù)設(shè)置出運(yùn)行按鈕和停止按鈕，用功能鍵在主界面上提供運(yùn)行、停止按鈕以方便操作。針對鎖螺絲機(jī)在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)未擰緊螺絲、螺絲打滑、假擰緊等現(xiàn)象在主界面上設(shè)置相關(guān)的報(bào)警信息及報(bào)警記錄窗口，以及報(bào)警指示燈。當(dāng)有相關(guān)的報(bào)警事件發(fā)生時(shí)報(bào)警指示燈亮起，點(diǎn)選“報(bào)警信心及記錄窗口”功能鍵，進(jìn)入報(bào)警信息及記錄窗口界面查看及處理相關(guān)的報(bào)警信息。

（圖五元件地址設(shè)置）

QS7內(nèi)部的64個(gè)詳細(xì)參數(shù)可以在如圖六所示的連續(xù)三個(gè)窗口中進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)也可以將相應(yīng)的參數(shù)寫入到EEPROM中，以防止掉電參數(shù)丟失。

（圖六驅(qū)動器64個(gè)參數(shù)設(shè)置頁）

在EB8000 Project Manager 軟件中編寫好鎖螺絲機(jī)的文本控制程序后，將程序下載到觸摸屏中，通過RS485通訊線將觸摸屏和QS7驅(qū)動器連接進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)修改和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

四、應(yīng)用結(jié)果
在數(shù)控機(jī)械行業(yè)領(lǐng)域中，用驅(qū)動器和觸摸屏結(jié)合的方案取代價(jià)格昂貴的控制器以及文本顯示器與PLC和驅(qū)動器的結(jié)合完全可行，此方案不僅成本低、能夠?qū)崿F(xiàn)客戶的利益最大化，而且能夠完全滿足客戶的定制要求，同時(shí)用觸摸屏定制人機(jī)界面生動直觀，操作簡單方便。本文設(shè)計(jì)的QS7與觸摸屏結(jié)合實(shí)現(xiàn)鎖螺絲機(jī)的工藝流程能夠成熟應(yīng)用于鎖螺絲機(jī)行業(yè)中。

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