专利名称：一种定位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电领域中的定位控制装置，尤其涉及一种可编程控制器 和定位模块组成的定位控制装置。
背景技术：
定位控制是机电设备有关位置控制的重要内容之一，在机床、印刷包装机 械、医疗设备、微电子制造设备等领域有广泛的应用。定位控制有以下要求， 一是要保证点到点的位置精度；二是要保证点到点的运动速度；三是要对定位 过程进行监控。当前定位控制有以下方式1、 行程开关定位。在定位点设置行程开关，通过行程开关的通断控制运动 部件的定位。2、 单片机控制定位。通过单片机和接口电路输出脉冲信号，经驱动装置驱 动步进电机带动传动机构使运动部件定位。3、 位置控制卡定位。位置控制卡是一种专门用来进行位置控制的摸板，通 过PCI或ISA总线与计算机主板相连。由位置控制卡输出控制信号至伺服驱动 装置，驱动伺服电机带动传动机构使运动部件定位。4、 可编程控制器和定位模块定位。定位模块是可编程控制器可选配的功能 模块，借助功能指令通过可编程控制器对设定的定位数据进行处理，由定位模 块输出控制信号至伺服驱动装置，驱动伺服电机带动传动机构使运动部件定位。但是上述的4种方式均具有比较明显的缺点1、 行程开关定位。①位置定位由行程开关的安装位置确定，不能任意定位。 当定位点有变化时，需重新设置或安装行程开关，并重新安排电气线路和设定 控制逻辑；②定位精度由行程开关的安装精度等因素来保证，定位精度低；③ 点到点的运动速度不能任意设定；④定位过程由人工来观察。2、 单片机控制定位。①位置和速度等定位数据通过键盘和数码管设定和显 示，操作步骤多且不直观，不能对定位过程进行监控；②定位控制无位置检测，定位精度较低。3、 位置控制卡定位。①必须由计算机硬件支持，在要求高的场合须采用工 业控制计算机，增加了成本；②位置和速度等定位数据通过计算机键盘和屏幕 设定和显示，操作步骤多，键盘和屏幕占据设备较多的空间。4、 可编程控制器和定位模块定位。①定位数据不通过外部设备设定时，定 位数据固化在可编程控制器中，当工艺流程发生变化时，须重新编制控制程序， 实时调整功能不强；②定位数据通过外部设备设定时，通常由拨码开关来实现， 操作易出错；③上述两项均不能对数据进行显示，也不能对定位过程进行监控。实用新型内容本实用新型是为了克服现有可编程控制器和定位模块定位方式中所存在的 无法实时调整控制程序、无法对定位数据进行显示和监控的缺点，提供了一种 基于触摸屏操作的可编程控制器和定位模块组成的定位控制装置，其采用的技 术方案如下所述。一种定位控制装置，其包含可编程控制器、定位模块、伺服驱动装置、交 流伺服电机、滚珠丝杠、滑台及电源，所述可编程控制器与定位模块相连，定 位模块与伺服驱动装置相连，伺服驱动装置与交流伺服电机相连，交流伺服电机与滚珠丝杠相连，并带动滚珠丝杠转动，使滑台作直线定位运动，交流伺服 电机上的光电编码器与伺服驱动装置相连，本装置还包含一触摸屏通过电缆与 可编程控制器相连接， 一串口与触摸屏相连。本实用新型结构精巧、操作方便，通过对触摸屏操作，对由可编程控制器 和定位模块组成的定位控制装置进行数据设定、显示和监控，具有显示直观， 监控实时，可靠性高，应用广泛，配置灵活及程序编制调试方便的特点。
图1是本实用新型实施例中定位控制装置的正面示意图； 图2是本实用新型实施例中定位控制装置的A-A向视图； 图3是本实用新型实施例中触摸屏界面的示意图；具体实施方式
现依据附图，对本实用新型做进一步的描述。 实施例参加图1及图2所示，本装置100中的零件荧光灯1、开关电源2、伺服驱 动装置3、熔断器4、接触器5、可编程控制器6和定位模块7固定在操作台25 之上，零件断路器8、触摸屏9、急停开关IO、停止按钮ll、启动按钮12和串 口 13固定在有机玻璃罩24上，零件光电编码器14、伺服电机15、联轴器16、 标尺17、滑台18、右限位开关20、滚珠丝杠21、回参考点减速开关22和左限 位开关23先固定在支架19上，支架19固定在操作台25上，其中可编程控制 器6的型号是FX2N-32MT，可编程控制器6上的RS422接口通过电缆与触摸屏 9相连，触摸屏的型号为F930G0T，串口 13通过电缆与触摸屏9上的RS232接 口相连。本装置100的触摸屏9的电力由开关电源2提供。本装置100中的串 口 13可连接另外的计算机，计算机可通过串口 13对可编程控制器6通信，进 行程序开发、编辑、修改以及触摸屏页面设计等操作。本装置100的传动机构包括滚珠丝杠21、滑台18、伺服电机15和光电编 码器14，其中滚珠丝杠21装在支架19之上，滚珠丝杠21上装有滑台18，支 架19上方装有标尺17，支架19下方分别装有左限位开关23、回参考点减速开 关22和右限位开关20，滚珠丝杠21通过联轴器16与伺服电机15相连。滑台 18通过螺母与滚珠丝杠21相连，滑台支承在直线导轨上，并沿着导轨作直线运 动，伺服电机15的驱动电源由伺服驱动装置3提供，伺服电机15上的光电编 码器14检测滚珠丝杠21的角位移和伺服电机15的转速，检测到的信号通过电 缆输出到伺服驱动装置3上的CN2端口，构成位置环和速度环。传动机构的左、 右两个限位位置分别安装有左、右向限位开关23、 20，当滑台18运动至左限位 开关23或右限位开关20时，限位开关输出信号至可编程控制器6的输入端， 使滑台18在限位处迅速停止。因为光电编码器14为增量式测量，所以每次重 新上电后，需进行回参考点操作，为使回参考点定位准确，在左限位开关23内 侧安装一个回参考点减速开关22，当滑台18快速运动到该开关时，输出信号至 定位模块7的"DOG"端，滑台18降速并准确运动到参考点。伺服驱动装置3 的型号为三菱MR-J2S-10A，其CN1A端口接收定位模块7输出的正向脉冲和反向脉冲等信号，同时输出"伺服准备好"、"伺服报警"等开关信号至可编码控制器6的输入端，CN1B端口接收可编程控制器6输出的"紧急停止"、"伺服停 止"等开关信号，CN2端口接收光电编码器14反馈的脉冲信号，包括相位差90。 的两路差分脉冲和一路差分零标志脉冲，分别用来辨向和回参考点控制，伺服 驱动装置3的L、 N端口与单相交流220V电网相接，为伺服驱动装置3提供电 源。可编程控制器6和定位模块7的型号分别为FX2N-32MT和FX2N-1PG，可编 程控制器6的输入端有"紧急停止"开关信号，左、右限位开关信号，以及来自伺 服驱动装置3的CN1A端口输出的"伺服准备好"、"伺服报警"等开关信号，可编 程控制器6的输出端输出"紧急停止"、"伺服ON"、"伺服停止"等开关信号到伺 服驱动装置3的CN1B端口，定位模块7输出"正向脉冲"、"反向脉冲"等信号至 伺服驱动装置3的CN1A端口，可编程控制器6上的RS422接口通过电缆与触 摸屏9相连。熔断器4串接在电源电路中，对电源起短路保护作用，接触器5 串接在伺服驱动装置3进线端中，对伺服驱动装置3起短路保护作用，急停开 关10用于紧急情况的安全保护。启动本装置100需要先合上断路器8，装置电源接通，荧光灯1点亮，再按 启动按钮12，触摸屏9显示初始化主页面，然后通过操作触摸屏来控制本装置 的运行，如图3所示，主页面200由"手一"、"手+ "、"回零"和"菜单"触 摸键，以及"当前位置"数值显示和"回零"数值显示组成(数值用符号#表示)。 开机通电后，首先要进行"回零"操作，即返回参考点操作。按"回零"触摸 键，滑台18开始回参考点运行，到达参考点时，滑台18停止，所停位置即为 参考点数值，此数值在"回零"触摸键旁显示出来。"手一"和"手+"为手动负 方向和正方向操作。按"手一"或"手+"触摸键，滑台18反向或正向运动，"当前位置"处显示滑台18当前所处的位置。按"菜单"触摸键，触摸屏9进 入菜单页面300，在菜单页面300上，除"返回"触摸键外，还有"电机状态"、"系统参数"、"当前报警"、"报警纪录"、"程序演示"和"位置编辑"6个触摸 键，其中，前5个触摸键用来监控装置100的运行状态和装置调试，"位置编辑" 用于现场定位数据设置。按"位置编辑"触摸键，触摸屏进入位置编辑页面400， 在位置编辑页面400，有"位置"、"速度"和"模式"设定及"执行"、"停止"、"返回"以及"下一页"触摸键。当按"位置"键进行位置数值设定在同一页上可设置6个定位位置值。触摸"位置"键，即弹出数值设定框500。按"0 9" 数字触摸键、小数点"."及符号"一"触摸键输入定位位置值，输入的数值在"数 值显示框"中显示出来，确认无误后按"ENT"触摸键，若键入的数据有误，按 "CLR"触摸键，则删除当前数据。设置的位置值须在规定的行程内(单位mm)。 按"▲"和"T"触摸键可再次输入上一个或下一个位置的数值。若定位点超 过6个，则按"下一页"触摸键继续设定。当按"速度"键进行速度设定:触摸速度 设定键，即弹出数值设定框，设定方式同上。速度设定值不得大于系统参数设 定的速度最高运行值(单位mm/min)。当按"模式"键进行运行模式设定设定 方式同上，但数值只能设置为"0"或"1"。其中"0"为绝对值位置，"1"为 增量值位置。运行模式设定与位置数值设定是紧密相关的，根据工艺流程灵活 设置。若点到点位置是绝对值时，则该定位运行模式设置为"0"，若点到点位 置是增量值时，则该定位运行模式设置为"1"。例如，定位位置1到位置6的 数值(单位mm)为30 (位置l) —45 (位置2) —150 (位置3) —120 (位置 4) —180 (位置5) —160 (位置6)，若用绝对值设定，则定位位置分别设定为 30， 45， 150， 120， 180禾[U60，相应的运行模式设定为0， 0， 0， 0， 0禾口 0; 若用增量值设定，则定位位置分别设定为30， 15， 105， _30， 60和一20，相 应的运行模式设定为l， 1， 1， 1， l和h若用绝对值和增量值混合设定，则定 位位置分别设定值为30， 45， 105， 一30， 180和_20，相应的运行模式设定为 0， 0， 1， 1， 0， 1。当按"执行"键进行程序执行在"位置编辑"页面中， 按"执行"触摸键，系统即按设定的位置数据顺序执行，运行到当前位置时，该位 置数值会闪烁。如果在程序运行过程中要停止程序的运行，只需按"停止"触 摸键，程序即停止，如再按"执行"触摸键，则程序从当前位置重新开始执行。 本装置100的程序有断电保护功能，即使装置断电，程序仍保留在装置内，但 在执行前须执行返回参考点的操作。
权利要求1、一种定位控制装置，其包含可编程控制器、定位模块、伺服驱动装置、交流伺服电机、滚珠丝杠、滑台及电源，所述可编程控制器与定位模块相连，定位模块与伺服驱动装置相连，伺服驱动装置与交流伺服电机相连，交流伺服电机与滚珠丝杠相连，并带动滚珠丝杠转动，使滑台作直线定位运动，交流伺服电机上的光电编码器与伺服驱动装置相连，其特征在于，本装置还包含一触摸屏通过电缆与可编程控制器相连接。
2、 如权利要求1所述的定位控制装置，其特征在于，本装置还包括一串口 与所述触摸屏相连。
专利摘要一种定位控制装置，其包含可编程控制器、定位模块、伺服驱动装置、交流伺服电机、滚珠丝杠、滑台及电源，本装置还包含一触摸屏通过电缆与可编程控制器相连接，一串口与触摸屏相连。本实用新型结构精巧、操作方便，通过对触摸屏操作，对由可编程控制器和定位模块组成的定位控制装置进行数据设定、显示和监控，具有显示直观，监控实时，可靠性高，应用广泛，配置灵活及程序编制调试方便的特点。
文档编号G05D3/20GK201107661SQ20072007490
公开日2008年8月27日 申请日期2007年9月21日 优先权日2007年9月21日
发明者王侃夫 申请人:上海电机学院