气动柔性夹具控制系统实验分析

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo.7.2010气动柔性夹具控制系统实验分析陈羽锋，吴灿云,胡国清，吕浩杰,易绍祥(厦门大学机电工程系，福建厦门361005)摘要:介绍了％动柔41央其拉创系统的相关实验及數据分析，详细阐迷了实聆目的、步樟及结果，并通过实验论证了该拉制系統完仝可以满足牝动柔性夬具的工作要求。关竇词:数毎提取;迢讯测试;控创系統中图分类号:TG756文献标识码:A气动柔性夹具主要是面向某飞机制造公司，针对飞机的梁、肋等数控加工产品而设计的专用夹具。该系统集机械、电气、气动和控制等方面的交叉学科于一体,将电传、气动随行固持加工等技术相结合

2、，实现对被加工产品的快速定位、装夹以及加工过程对零件压紧件的随行功能。气动柔性夹具的应用和推广，提高了产品加工质量和加工效率，为全面实现工装夹具的数字化、设备智能化，为自动化工艺装备在我国航空系统和其他领域的全面应用奠定坚实的基础。根据课题组项目具体工作要求，对气动柔性夹具控制系统进行相关的实验验证。此次实验测试分为两个部分执行:数据提取测试及数据执行测试。数据提取测试包括:从CNC机床提取实时数据，计算后转换成24V开关量信号的过程测试;数据执行测试包括:提供给PLC24V开关量信号,判断执行该信号时能否得到正确的输岀，及信号出错是否能得到正确的处理等。该试验的目的,是为了实现气

3、动柔性夹具控制系统的高效工作，以保证该项目的顺利进行，促进数控加工技术在航空制造业的跨越式发展。1数据提取测试数据提取测试分为两个部分:通讯的测试和I/O板的测试。1.1通讯测试数控机床控制系统中，各子单元是通过ProCbus总线组成的总线型网络，其拓扑图如图1所示。图1总线型网络拓扑图文章编号：1672-545X(2010)07-0068-03总线型网络的特点是:网络中各节点地位相同，任一节点都可以接收来自于其他节点发岀的数据，或将自身数据发送在总线上，供其他节点使用，前提是各节点遵守统一的网络通信协议。基于该原理，我们分析了数控系统Profibus总线通信协议，并DEPHI软

4、件编写了专用软件来虚拟Pmfibus总线节点并进行数据处理,软件界面如图2所示。根据Profibus总线通信协议获取数据并解析岀所需的机床加工坐标数据，最终送往随行夹具控制端。图2专用软件的人机交互界面数控系统数据处理器与气动柔性夹具控制端软件采用C/S结构,数控系统端为客户端，柔性夹具控制端为服务端。数控系统瑞获取机床加工坐标数据后，通过机床以太网接口，并使用TCP/IP协议(面向连接的协议)将数据送往气动柔性夹具控制端，控制瑞软件对获取的坐标数据进行计算、判断后,向PLC的相应压板发出控制信号。1.2I/O板的测试收«BW:2010-04-4)3作者简介:陈羽锋(1984—),

5、男，四川南充人，硕士研究生,研究方向为计算机辅助设计、机电一体化等。I/O板的作用，是将PC机处理的20个压板的开合命令相关数据进行自动解析，并转换成24V开关量信号。I/O板的输入、输岀接口电路如图3所示;CPU单元电路如图4所示;依此所制作I/O板印刷电路图如图5所示。图4CPU单元电路图图8PLC仿真运行过程图2.3程序执行测试实验结论通过程序执行测试实验，选取10组实验数据进行测试,实验结果如表1。由程序执行测试结果可见，程序对数据的处理符合工作要求。«1程序执行测试实验数据表图5I/O板印刷电路图I/O板与PC机联机后，随着图2界面刀具运动位置的不同,1/0板输岀接口得到

6、相应的24V开关虽信号。2数据执行测试2.1编写PLC程序及GT1155人机界面程序图6为部分PLC程序■图7为部分人机界面对话画面。图6FX-PLCMELSOFT软件调试程序画面馥屏图7GTDESIGNER2软件人机界面画面戴屏2.2程序执行测试过程利用MELSOFT软件自身的梯形图逻辑测试功能,仿真运行PLC程序，仿真运行过程如图8所示。进入软元件测试界面，模拟信号输入过程，强制信号输入点接通或断开，同时将程序设置在监控状态。当对应的输入点被强制接通或断开时，软件显示相应的程序执行结果:导通的触点及接通的状态寄存器以蓝色显示，数据寄存器的数据显示在其下方。根据软件监视结果，可判

7、断当输入点有对应信号输入时，程序是否按照要求执行。12345678910X01000110001Xi0011100111X20111001110X30001100011X40011100111X51100011000X60111001110X70001100011X101110011100XII11000110・00X12001]100111X130000100001X140110001100X150011100111X161000110001X17111001110