基于数控系统控制的柔性定位机构控制系统的制作方法

本实用新型属于汽车装配控制技术，具体涉及一种基于数控系统控制的柔性定位机构控制系统。

背景技术：

目前，在汽车装配技术领域中，对于柔性定位机构的控制有多种方案，如何提高柔性定位机构的精度、效率和降低投入成本是当前研发的重点课题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于数控系统控制的柔性定位机构控制系统，它结构简单、稳定性好、生产效率高、投入成本低。

本实用新型所述的一种基于数控系统控制的柔性定位机构控制系统，包括主电路单元，以及分别与主电路单元连接的控制系统及伺服驱动器单元、显示单元、PLC及控制面板单元，以及与显示单元连接的手持单元；

所述主电路单元用于为整个系统提供电源；

所述控制系统及伺服驱动器单元用于实现X、Y、Z三个方向的伺服运动控制；

所述显示单元用于进行操作画面显示；

PLC及控制面板单元用于进行手动控制、自动控制、动作编程和调试的操作，以及实现安全信号、启动、暂停信号的输入以及使能信号和冷却风扇启动信号的输出；

所述手持单元用于对坐标位置进行手动修调。

所述主电路单元包括主电源断路器QF1、控制系统和伺服驱动器断路器QF2、DC24V电源断路器QF3、冷却风扇断路器QF4、熔断器F1、电抗器T1、DC24V电源V1和冷却风扇；

主电源断路器QF1的输入端与三相交流L1、L2、L3相连，主电源断路器QF1的输出端U、V、W分别与控制系统和伺服驱动器断路器QF2、DC24V电源断路器QF3、冷却风扇断路器QF4的输入端相连；

控制系统和伺服驱动器断路器QF2的输出端连接熔断器F1的输入端，熔断器F1的输出端与电抗器T1的输入端1L1、1L2、1L3相连；

DC24V电源断路器QF3的输出端与DC24V电源V1的三相输入端相连；

冷却风扇断路器QF4的输出端与冷却风扇的输入端相连。

所述控制系统及伺服驱动器单元包括控制系统和伺服驱动器Sinamics S120 Combi、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、X轴编码器、Y轴编码器、Z轴编码器、中间继电器KA1触点、中间继电器KA2触点；

所述控制系统和伺服驱动器的X224脚的L和M口分别与24V和0V一一对应连接；

所述控制系统和伺服驱动器的X21脚的3口与中间继电器KA1常开触点的一侧相连，中间继电器KA1常开触点的另一侧与24V相连；

所述控制系统和伺服驱动器的X21脚的4口与0V相连；

所述控制系统和伺服驱动器的X12脚的3口与中间继电器KA2常开触点的一侧相连，中间继电器KA2常开触点的另一侧与24V1相连，X12脚的4口与0V1相连；

所述控制系统和伺服驱动器的X200通过PROFINET总线连接到显示单元；

所述控制系统和伺服驱动器的X1脚的U1、V1、W1、PE分别与主电路单元相连；

所述控制系统和伺服驱动器的X3脚的U2、V2、W 2、PE分别与X轴电机的三相输入端及接地相连，X轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X202脚；

所述控制系统和伺服驱动器的X4脚的U2、V2、W 2、PE分别与Y轴电机的三相输入端及接地相连，Y轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X203脚；

所述控制系统和伺服驱动器的X5脚的U2、V2、W 2、PE分别与Z轴电机的三相输入端及接地相连，Z轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X204脚。

所述显示单元包括828D PPU、中间继电器KA3触点、中间继电器KA4触点；

所述828D PPU的X1脚的24V口连接到24V，X1脚的0V口连接到0V，828D PPU的PE口连接到PE；

所述828D PPU的X122脚的1口与中间继电器KA3常开触点一侧相连，中间继电器KA3常开触点的另一侧与24V相连；

所述828D PPU的X122脚的2口与中间继电器KA4常开触点一侧相连，中间继电器KA4常开触点的另一侧与24V相连；

所述828D PPU的PN1脚通过PROFINET总线与PLC及控制面板单元相连；

所述828D PPU的X100脚与控制系统及伺服驱动器单元连接；

所述828D PPU 的X143脚与手持单元的信号线相连；所述828D PPU 的X242脚的3、4、5口接手持单元的轴选，分别对应X、Y、Z轴，X242脚的7、8口分别接0V、24V；828D PPU 的X252脚的3、4、5口接手持单元的倍率，分别对应X、Y、Z轴，X252脚的7、8口分别接0V、24V。

所述PLC及控制面板单元包括PP72/48D PN输入子单元和PP72/48D PN输出子单元；

所述PP72/48D PN输入子单元包括PP72/48D PN和控制面板MCP483PN；

所述PP72/48D PN的X111脚的I0.0与控制面板MCP483PN的急停按钮开关SB1常闭触点一侧相连，X111脚的I0.1与急停按钮开关SB1另一个常闭触点的一侧相连，急停按钮开关SB1的两个常闭触点的另一侧连接到24V；X111脚的I0.2与控制面板MCP483PN的暂停按钮SB2的常开触点的一侧相连，暂停按钮SSB2的常开触点另一侧连接到24V， X111脚的I0.3与控制面板MCP483PN的启动按钮SB3的常开触点的一侧相连，启动按钮SB3的常开触点的另一侧连接到24V；

所述PP72/48D PN输出子单元包括中间继电器KA1线圈、中间继电器KA2 线圈、中间继电器KA3线圈、中间继电器KA4线圈和中间继电器KA5线圈；

所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.0与中间继电器KA1线圈的一侧相连，中间继电器KA1线圈的另一侧与0V相连；

所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.1与中间继电器KA2线圈的一侧相连，中间继电器KA2线圈的另一侧与0V相连；

所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.2与中间继电器KA3线圈的一侧相连，中间继电器KA3线圈的另一侧与0V相连；

所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.3与中间继电器KA4线圈的一侧相连，中间继电器KA4线圈的另一侧与0V相连；

所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.4与中间继电器KA5线圈的一侧相连，中间继电器KA5线圈的另一侧与0V相连。

本实用新型的有益效果：它满足汽车生产中对柔性定位机构的控制要求，其结构简单、稳定性好、生产效率高、投入成本低。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为图1中主电路单元的接线示意图；

图3为图1中控制系统和伺服驱动器接线示意图；

图4为图1中显示单元的接线示意图；

图5是PP72/48D PN输入子单元的接线示意图；

图6是PP72/48D PN输出子单元的接线示意图；

图中：1、主电路单元，2、手持单元，3、显示单元，4、控制系统及伺服驱动器单元，5、PLC及控制面板单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的本实用新型所述的基于数控系统控制的柔性定位机构控制系统，包括主电路单元1，以及分别与主电路单元1连接的控制系统及伺服驱动器单元4、显示单元3、PLC及控制面板单元5，以及与显示单元3连接的手持单元2。所述主电路单元1用于为整个系统提供电源。所述控制系统及伺服驱动器单元4用于实现X、Y、Z三个方向的伺服运动控制。所述显示单元3用于进行操作画面显示。PLC及控制面板单元5用于进行手动控制、自动控制、动作编程和调试的操作，以及实现安全信号、启动、暂停信号的输入以及使能信号和冷却风扇启动信号的输出。所述手持单元2用于对坐标位置进行手动修调。

如图2所示，所述主电路单元1包括主电源断路器QF1、控制系统和伺服驱动器断路器QF2、DC24V电源断路器QF3、冷却风扇断路器QF4、熔断器F1、电抗器T1、DC24V电源V1和冷却风扇。主电源断路器QF1的输入端与三相交流L1、L2、L3相连，主电源断路器QF1的输出端U、V、W分别与控制系统和伺服驱动器断路器QF2、DC24V电源断路器QF3、冷却风扇断路器QF4的输入端相连。控制系统和伺服驱动器断路器QF2的输出端连接熔断器F1的输入端，熔断器F1的输出端与电抗器T1的输入端1L1、1L2、1L3相连，电抗器T1的输出端连接到控制系统及伺服驱动器单元4中的2L1、2L2、2L3。DC24V电源断路器QF3的输出端与DC24V电源V1的三相输入端相连，DC24V电源V1的输出端分别连接到控制系统及伺服驱动器单元4中的0V、0V1、24V、24V1。冷却风扇断路器QF4的输出端与冷却风扇的输入端相连。

如图3所示，所述控制系统及伺服驱动器单元4包括控制系统和伺服驱动器Sinamics S120 Combi、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、X轴编码器、Y轴编码器、Z轴编码器、中间继电器KA1触点、中间继电器KA2触点。控制系统和伺服驱动器Sinamics S120 Combi用于实现X、Y、Z三个方向的伺服运动控制。X轴电机、Y轴电机、Z轴电机由控制系统和伺服驱动器进行供电和控制；X轴编码器、Y轴编码器、Z轴编码器均是绝对式编码器，用于检测X轴、Y轴、Z轴三个方向的机构坐标。具体连接关系如下：

所述控制系统和伺服驱动器的X224脚的L和M口分别与24V和0V一一对应连接；所述控制系统和伺服驱动器的X21脚的3口与中间继电器KA1常开触点的一侧相连，中间继电器KA1常开触点的另一侧与24V相连。所述控制系统和伺服驱动器的X21脚的4口与0V相连；所述控制系统和伺服驱动器的X12脚的3口与中间继电器KA2常开触点的一侧相连，中间继电器KA2常开触点的另一侧与24V1相连，X12脚的4口与0V1相连。所述控制系统和伺服驱动器的X200通过PROFINET总线连接到显示单元3中的828D PPU的X100。所述控制系统和伺服驱动器的X1脚的U1、V1、W1、PE分别与主电路单元1的2L1、2L2、2L3、PE一一对应相连。所述控制系统和伺服驱动器的X3脚的U2、V2、W 2、PE分别与X轴电机的三相输入端及接地相连，X轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X202脚。所述控制系统和伺服驱动器的X4脚的U2、V2、W 2、PE分别与Y轴电机的三相输入端及接地相连，Y轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X203脚。所述控制系统和伺服驱动器的X5脚的U2、V2、W 2、PE分别与Z轴电机的三相输入端及接地相连，Z轴编码器连接到控制系统和伺服驱动器的X204脚。

如图4所示，所述显示单元3包括828D PPU、中间继电器KA3触点、中间继电器KA4触点。所述828D PPU的X1脚的24V口连接到24V，X1脚的0V口连接到0V，828D PPU的PE口连接到PE。所述828D PPU的X122脚的1口与中间继电器KA3常开触点一侧相连，中间继电器KA3常开触点的另一侧与24V相连。所述828D PPU的X122脚的2口与中间继电器KA4常开触点一侧相连，中间继电器KA4常开触点的另一侧与24V相连。所述828D PPU的PN1脚通过PROFINET总线与PLC及控制面板单元5相连，具体为：PN1脚通过PROFINET总线与PP72/48 PN的X2脚的PORT1相连，PP72/48 PN的X2脚的PORT2与MCP483PN的X20脚相连。PP72/48 PN的X1脚的24V、0V、PE分别与24V、0V、PE相连。MCP483PN的X1脚的24V、0V、PE分别与24V、0V、PE相连。所述828D PPU的X100脚通过DriveCliQ与控制系统及伺服驱动器单元4中Sinamics S120 Combi的X200脚相连；所述828D PPU 的X143脚与手持单元2的信号线相连；所述828D PPU 的X242脚的3、4、5口接手持单元2的轴选，分别对应X、Y、Z轴，X242脚的7、8口分别接0V、24V；828D PPU 的X252脚的3、4、5口接手持单元2的倍率，分别对应X、Y、Z轴，X252脚的7、8口分别接0V、24V。

如图5和图6所示，所述PLC及控制面板单元5包括PP72/48D PN输入子单元和PP72/48D PN输出子单元。

如图5所示，所述PP72/48D PN输入子单元包括PP72/48D PN和控制面板MCP483PN；PP72/48D PN用于实现安全信号、启动、暂停信号的输入及使能信号和模块风扇启动信号的输出。控制面板MCP483PN进行手动控制、自动控制、动作编程和调试的操作。所述PP72/48D PN的X111脚的I0.0与控制面板MCP483PN的急停按钮开关SB1常闭触点一侧相连，X111脚的I0.1与急停按钮开关SB1另一个常闭触点的一侧相连，急停按钮开关SB1的两个常闭触点的另一侧连接到24V；X111脚的I0.2与控制面板MCP483PN的暂停按钮SB2的常开触点的一侧相连，暂停按钮SSB2的常开触点另一侧连接到24V， X111脚的I0.3与控制面板MCP483PN的启动按钮SB3的常开触点的一侧相连，启动按钮SB3的常开触点的另一侧连接到24V。

如图6所示，所述PP72/48D PN输出子单元包括中间继电器KA1线圈、中间继电器KA2 线圈、中间继电器KA3线圈、中间继电器KA4线圈和中间继电器KA5线圈。所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.0与中间继电器KA1线圈的一侧相连，中间继电器KA1线圈的另一侧与0V相连。所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.1与中间继电器KA2线圈的一侧相连，中间继电器KA2线圈的另一侧与0V相连。所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.2与中间继电器KA3线圈的一侧相连，中间继电器KA3线圈的另一侧与0V相连。所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.3与中间继电器KA4线圈的一侧相连，中间继电器KA4线圈的另一侧与0V相连。所述PP72/48D PN的X111脚的Q0.4与中间继电器KA5线圈的一侧相连，中间继电器KA5线圈的另一侧与0V相连。所述中间继电器KA1控制Sinamics S120 Combi的前置触点，中间继电器KA2控制Sinamics S120 Combi模块风扇的启动，中间继电器KA3控制驱动使能，中间继电器KA4控制控制使能，中间继电器KA5控制脉冲使能。