[摘 要]本文主要从控制系统总架构设计、硬件系统设计、软件系统设计这三个方面，深层次地研究了以PLC及触摸屏为基础之下，该激光的焊接机内部控制系统总体设计。从而能够让广大设计者全面性地了解与掌握以PLC及触摸屏为基础之下，该激光的焊接机内部控制系统总体设计要点，更好地进行该激光的焊接机内部控制系统总体设计，提高该激光的焊接机内部控制系统总体的运行效率。
[关键词]PLC；触摸屏；激光；焊接机；控制系统；设计；
前 言：
激光的焊接机（Laser welding machine），通常又被称之为镭射焊机或者激光焊机，它主要激光材料生产加工期间所需应用到的主要机器设备，依据其操作方式的不同，可将其分成光纤传输式激光的焊接机、自动式激光的焊接机、激光模具式的烧焊机等。当前，是我国工业化发展的关键时期，各项先进技术均呈现着突破性地发展趋势。在这一发展背景之下，激光的焊接机该项技术也取得了空前地发展成效，技术水平日趋提高。那么，为了能够不断提高该激光的焊接机整体运行效率，广大设计者就必须提高对该激光的焊接机内部控制系统总体设计的重视程度，并呢过过切实地以PLC及触摸屏为基础之下，来进行该激光的焊接机内部控制系统总体设计。
1、控制系统总架构设计
如图1所示，为激光的焊接机内部控制系统总体架构。在该总控制系统当中，共分为管理级别、控制级别及现场级别。现场级别，它是由Z向的伺服系统、Y向的伺服系统、X向的伺服系统与其它的系统所构成。现场级别焊接的信号经过特定路径传送到由过PLC所组成的控制级别，由相关操控人员字触摸屏所构成的管理级别，综合管理所传输的数据信息，以实现综合控制该激光的焊接机。在总控制系统当中，该可编程的逻辑性控制器属于控制系统核心部分，能够控制所有系统正常地运行状态。在一定程度上，编程的逻辑性控制器，其与触摸屏均可借助于ModBus相应通信协议，将信息数据交换操作完成，以能够实现高效性地。高精准度地数据信息传输，更好地符合于该控制系统总体运行要求及标准。
图1 控制系统总架构设计示图
2、硬件系统设计
2.1 硬件系统内部基本构成
该控制系统总架构当中硬件系统，主要是由激光的发射器、伺服系统、触摸屏、控制电路、PLC及相关元件等所构成。焊枪是在Z/X/Y这三个方向做出相应的运动动作，动作实施过程中主要是通过该PLC与伺服系统来实现自动哈的控制。PLC主要是根据事先所设定好的系统呈现，将ModBus相应通讯的协议作为主要的路径，传输到该控制系统PLC核心当中，由该PLC通过一系列逻辑性计算分析之后，把计算分析结果传输到伺服的驱动器与相关执行的元件当中，完美地完成相应指令。
2.2 电路图与I/O的分配
根据激光的焊接机其实际的系统控制需求与PLCI/O实际输出的状况，择取S7-200该系列当中CPU224XP为该控制系统主要单元，并配被EM253的定位系统模块。这种类型的CPU，其在输入/出的点数上基本可满足于该控制系统总体要求，还具备着RS485两个通讯的接口，以确保与其触摸屏进行通讯期间，可同时进行下载与上传PLC系统程序。如图2-4所示，为该I/O实际分配与部分的电路图。
图2 I/O的分配示图
图3 PLC与位置系统模块的接线示图
图4 伺服电机及驱动器的接线示图
3、软件系统设计
3.1 总控制系统基本流程设计
在本次针对于激光的焊接机内部控制系统的软件系统设计当中，为确保焊接正常地运行与焊接操作工艺顺利地进展，PLC系统程序就需具有着上电的初始化、自我检测、判断及处理等这些功能特性。如图5所示，在该PLC系统程序上电之后先予以初始化操作，待初始化操作完毕后，就需择取操作方式（即为自动与手动两种），自动化地硬件检测，一直到所有指令全部执行操作完成后，可停止该系统程序。
图5总体控制系统的基本流程示图
3.2 控制系统程序设计
为确保该总控制系统实际的精准度可满足于相关标准及要求，切实地避免脉冲丢失所引起偏差情况，就需根据该控制系统总体控制运行要求及相关标准，使用闭环式伺服的控制系统。有效利用PLC系统程序自带高速的计算器，借助于编码器来进行伺服电机实际运转的速度信号采集。该控制系统程序，它主要是由主系统程序、初始化系统程序、模拟量子程序的采集系统、硬件检测的子程序、脉冲输出的子程序等所构成。该主系统程序，用以处理及调用所以子系统程序之间内在的联系；脉冲输出的子程序，它用以为所以伺服的电机进行脉冲串的发送；硬件检测的子程序及初始化系统程序，主要是用以将初始化与硬件的检测操作完成；模拟量子程序的采集系统，它应用于对冷却的水温及激光功率的处理。如图6所示，为一部分的主系统程序。
图6 PLC其部分的主系统程序示图
3.3 触摸屏的组态界面总体设计
为确保人机界面总体形象的逼真效果能够得以提升，在开发该组态的界面前期，广大设计者必须综合分析其控制系统内部运行基本流程。在开发这一控制系统的组态界面期间，需现合理地分类人机交换的界面，并明确好各个页面、总页面之间所存在着的相应逻辑性联系；合理化择选自动化或手动操作这两种模式；将全部输入/出点的内容及其显示确定好，如图7-8所示，是以PLC及触摸屏为基础之下激光的焊接机内部控制系统总体组态界面及其触摸屏的主要监控界面设计。
图7 触摸屏的组态具体流程示图
图8 触摸屏的主要监控界面设计示图
4、结语
综上所述，为了能够切实地提高激光的焊接机实际运行效果，广大设计人员就必须愈加重视对激光的焊接机内部控制系统的设计工作，以PLC及触摸屏为基准，结合以往的设计工作实战经验，周密地构思出以PLC及触摸屏为基础之下，该激光的焊接机内部控制系统总体设计方案，赋予该激光的焊接机内部控制系统以强大的功能优势，促进其能够高效性地运行，提高激光的焊接机内部控制系统总体设计的专业化水平，促进激光的焊接机相关生产加工行业的持续性发展，凸显出激光的焊接机内部控制系统总体设计价值。
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论文作者:胡祖旺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：控制系统论文; 激光论文; 触摸屏论文; 焊接机论文; 系统论文; 总体论文; 程序论文; 《电力设备》2018年第17期论文;