SIMOTION D435在搅拌摩擦焊接机中的应用
SIMOTION--D435--实例剖析
SIMOTION项目实战— D435 Beginner1概述本文档通过一个实际项目来介绍SIMOTION项目组态、配置和编程的过程。
在SIMOTION SCOUT软件的安装包里提供了一个供初学者学习的项目“D435_BEGINNER”，该项目位于软件光盘路径...\ Utilities_Applications\src\Examples\ExampleForBeginners文件夹内，该项目提供了完整的项目文件和介绍文档，该项目可以在SIMOTION D435 演示设备上模拟运行。
图1 项目实战图示该项目要实现的功能是将生产线上的空盒子吹出生产线，其工作过程如下：按下起动按钮后，盒子在传送带上从上游运输到下游，如果在运输途中被检测出是空的，那么载有喷嘴的吹出器会跟随空盒子运动，建立同步以后在指定的位置打开喷嘴将空盒子吹出传送带，然后吹出器重新返回等待位置。
在运行过程中，如果安全门被打开，那么生产线立即停止，在安全门关上以后，又自动恢复运行。
复位起动按钮后，生产线停止。
该项目中使用的运动控制功能有：• 齿轮同步Gearing• 凸轮同步Camming• 快速点输出Output Cam2项目中使用的硬件和软件2.1项目中使用的硬件项目使用的硬件基于SIMOTION D435（可以转换到其他SIMOTION硬件），具体的产品如下表所示。
表1 本项目所使用的硬件列表2.2项目中使用的软件表2 本项目所使用的软件列表3项目配置SIMOTION SCOUT项目的基本配置步骤如下：1. 配置驱动器2. 配置工艺对象TO3. 编写程序并分配执行系统4. 连接HMI设备3.1配置驱动器本项目中有两台电机，由双轴电机模块驱动，可以参考下载中心应用文档编号A0309（视频教程）来完成驱动器配置文档名称《SIMOTION D435调试入门》，其下载网址如下：http: ///download/searchResult.aspx?searchText=A0309配置完成以后，可以将驱动重命名为conveyor和eject，项目如下图所示：图2 项目配置配置完成以后，重新进行对SIMOTION和SINAMICS进行下载并保存数据（Copy RAM to ROM）。
搅拌摩擦焊接技术的应用及存在的问题
国 内 的搅 拌 摩 擦 焊 技 术 发展 较 晚 ， 在 飞机 制 造 中 的研 究 以 中国搅 拌摩 擦 焊 中心 的研 究成 果 为代 表 。该 中心 开 发 了函数 曲线 搭接 搅 拌摩 擦焊 技 术 ， 用 于 替代 铆
科学理论探索
搅拌摩 擦焊接技术 的应用及存在 的问题
刘吴含 湖 南 师范大 学 附 中梅溪 湖 分校 ， 湖 南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ６
摘 要 随着 我 国 自主研 发 的 商用客 机 Ｃ ９ １ ９首飞 成功 ， 大型客 机 先进 制 造技 术 也 广受 关注 。本 文 对搅 拌摩 擦 焊这 新进 制造 技 术进 行 了研 究 ， 从 该 技 术 的工 艺特征 、在 航 空制造 中的应 用 和发展 情况 以及 该技 术应 用 时产 生 的 问题 进 行 了简单 的总结 。 关键 词 搅 拌摩 擦 焊 ； 工 艺特征 ； 航 空制造 中图 分类 号 Ｔ Ｇ ４ ５ 文献标 识 码 Ａ 文 章编 号 ２ ０ ９ ５ — ６ ３ ６ ３（ ２ ０ １ ７ ）１ ５ — ０ ０ ４ ６ — ０ １
一
随着 Ｃ ９ １ ９国产 大 型商 用 客机 的首 飞 成 功 ， 大 型 商 用 客机 关键 制 造技 术 引起 了广 泛 的 关注 。传 统 飞机 制 造 技 术 中 ，一般 采 用螺 栓 连接 以及 铆 钉连 接 作 为飞机 结 构 连 接 的主 要 方法 ， 然而 ， 随着 航空 工 业 的不 断发 展 ， 采 用 先进 焊 接 方法 取代 传 统铆 接 等机 械 紧 固连接 方 式 己成 为 先进 飞行 器通 过减 重 来 降低 成本 的 主要 工 艺之 一 。搅 拌摩擦 焊 技 术 因其 具有 良好 的机械 性 能 、可 直接 焊 接异 种工业
simotiond435实例
SIMOTION项目实战— D435 Beginner1概述本文档通过一个实际项目来介绍SIMOTION项目组态、配置和编程的过程。
在SIMOTION SCOUT软件的安装包里提供了一个供初学者学习的项目“D435_BEGINNER”，该项目位于软件光盘路径...\ Utilities_Applications\src\Examples\ExampleForBeginners文件夹内，该项目提供了完整的项目文件和介绍文档，该项目可以在SIMOTION D435 演示设备上模拟运行。
图1 项目实战图示该项目要实现的功能是将生产线上的空盒子吹出生产线，其工作过程如下：按下起动按钮后，盒子在传送带上从上游运输到下游，如果在运输途中被检测出是空的，那么载有喷嘴的吹出器会跟随空盒子运动，建立同步以后在指定的位置打开喷嘴将空盒子吹出传送带，然后吹出器重新返回等待位置。
在运行过程中，如果安全门被打开，那么生产线立即停止，在安全门关上以后，又自动恢复运行。
复位起动按钮后，生产线停止。
该项目中使用的运动控制功能有：•齿轮同步Gearing•凸轮同步Camming•快速点输出Output Cam2项目中使用的硬件和软件项目中使用的硬件项目使用的硬件基于SIMOTION D435（可以转换到其他SIMOTION硬件），具体的产品如下表所示。
表1 本项目所使用的硬件列表项目中使用的软件表2 本项目所使用的软件列表3项目配置SIMOTION SCOUT项目的基本配置步骤如下：1. 配置驱动器2. 配置工艺对象TO3. 编写程序并分配执行系统4. 连接HMI设备配置驱动器本项目中有两台电机，由双轴电机模块驱动，可以参考下载中心应用文档编号A0309（视频教程）来完成驱动器配置文档名称《SIMOTION D435调试入门》，其下载网址如下：创建虚主轴MasterAxis，步骤如下。
AXES，双击insert axis可以插入一个轴。
搅拌摩擦焊技术研究与应用
搅拌摩擦焊技术研究与应用搅拌摩擦焊技术研究与应用陈湘陵谢振中课题：湖南省科技厅自然科学课题，课题编号：2011CK3056。
本文性连接的目的。
该技术是以固相连接工艺实现的焊接技术。
2.搅拌摩擦焊技术优点与传统焊接方法相比，搅拌摩擦焊技术具有以下几个优点。
一是焊前不需进行复杂的准备，被焊材料不熔化，焊接接头性能优良，固相连接接头强度高，可实现全方位焊接；二是焊接过程可靠性高，尺寸精度高，生产率高，成本低且节能；三是具有广泛的工艺适应性，能有效减小或消除冶金化学反应问题，能焊接性能差异很大的异种金属材料，亦可焊接同一台设备的金属和非金属材料；四是安全环保，焊接过程整洁，不会产生飞溅、辐射的情况，或产生有害物质。
二、搅拌摩擦焊技术研究现状-系统开展搅拌摩擦焊技术的研究和应用；2002年4月份，“中国搅拌摩擦焊接中心”在北京饭店成立，被英国焊接研究所授予独家许可权，即拥有发放和管理中国区域的搅拌摩擦焊接技术的专利许可。
直至今日，研究搅拌摩擦焊接技术与设备的学院、研究所已达到20几家单位，其中包括有清华大学、南昌航空工业学院、哈尔滨理工大学、中科院沈阳金属所等。
历经几十年的发展，该技术在国内已经具备了从工艺、设备、控制、检验等整套完备的专业技术规模，并且在基础理论研究上也形成了一定的独立体系。
我国科技工作者高度重视，除了对搅拌摩擦焊的机理、力学性能、搅拌头等展开深入研究外，还先后开展了对铝合金紫铜、PVC塑料、钛合金、镁合金等材料搅拌摩擦焊工艺的研究。
三、搅拌摩擦焊技术应用现状1.航空应用FSW焊500喷气还例如，由挪威GydroMarineAluminium铝板厂生产的无缺陷FSW铝板，用于船舶的甲板、壳体、船舱壁等部位的焊接；日本住友轻金属公司采用FSW生产的铝质蜂窝结构板件和耐海水板材等等。
3.陆路交通应用在陆路交通上，FSW主要的应用领域为高速或轨道列车，以及地铁车厢、有轨电车，汽车的引擎、底盘、轮毂、车身支架、载货车尾部升降平台、汽车起重器，以及装甲车的防护甲板等等。
搅拌摩擦焊技术的工艺和设备创新
搅拌摩擦焊技术的工艺和设备创新搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种先进的焊接技术，它通过搅拌和摩擦热的作用，将金属材料焊接在一起。
与传统的焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有许多优势，如焊接接头强度高、无焊缝气孔等缺陷、焊接过程无需外部焊接材料等。
在工艺和设备方面的创新使得搅拌摩擦焊技术在许多领域得到广泛应用。
搅拌摩擦焊的工艺创新主要体现在焊接参数的优化和控制上。
焊接参数的优化是指通过调整焊接过程中的转速、下压力、焊接速度等参数，以获得最佳的焊接效果。
例如，通过增加转速可以提高焊接接头的强度，而降低下压力可以减少焊接过程中的材料损伤。
此外，还可以通过改变焊接速度来控制焊接过程中的热输入，从而影响焊接接头的显微组织和性能。
在焊接参数的控制方面，搅拌摩擦焊技术也取得了重要进展。
传统的焊接方法通常需要熔化金属并形成焊缝，而搅拌摩擦焊则是通过搅拌和压力来实现焊接。
因此，焊接过程中的温度和应力分布与传统焊接方法有很大的不同。
为了实现良好的焊接效果，需要对焊接过程进行精确的控制。
近年来，研究人员通过数值模拟和实验研究，建立了焊接过程的数学模型，并开发了相应的控制系统。
这些工作为搅拌摩擦焊技术的工艺优化和自动化提供了重要的支持。
除了工艺创新，搅拌摩擦焊的设备创新也是推动其应用的重要因素。
搅拌摩擦焊设备主要由焊接头、转速控制系统和下压力控制系统等组成。
近年来，随着搅拌摩擦焊技术的发展，设备的性能和功能也得到了大幅提升。
例如，一些新型的搅拌摩擦焊设备采用了先进的传感器和控制系统，可以实现对焊接参数的实时监测和调整。
此外，还有一些设备采用了机器人技术，可以实现对复杂结构的焊接。
这些设备的创新使得搅拌摩擦焊技术在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到了广泛应用。
在航空航天领域，搅拌摩擦焊技术已经成为飞机结构件的主要焊接方法。
与传统的铆接方法相比，搅拌摩擦焊具有焊接接头强度高、重量轻、无气孔等优点，可以有效提高飞机的性能和可靠性。
搅拌摩擦焊工艺及其应用
搅拌摩擦焊工艺及其应用1 搅拌摩擦焊的定义与原理搅拌摩擦焊是一种非常新颖的金属连接技术，其原理是将金属材料在高速旋转的条件下不断挤压与摩擦热而使金属材料发生塑性变形进而在次冷却时形成均匀的焊缝。
搅拌摩擦焊是一种采用振荡摩擦进行的钎焊技术。
摩擦过程中，金属材料被强制变形，形成皱纹和复杂的微细组织结构，这就是焊接区域。
这一过程不需要额外的附加材料，因此也被称为固态钎焊。
搅拌摩擦焊的原理是通过搅拌和摩擦的相互作用，为金属轴套表面提供局部加热来处理金属本身。
在摩擦过程中，摩擦产生的热量会使金属材料温度升高，而旋转工具逐渐伸进焊缝，在相对运动的作用下，产生了强烈的塑性变形以及显著的变形应变。
在形成初期焊缝时，相对运动引起的压力会把材料从环形清隙中抽出，形成时生成混味均匀的焊接界面。
这些过程中摩擦加热导致局部熔化，接长和冷却会使金属变形，并形成一个均匀的、与母材相似的焊缝。
2 搅拌摩擦焊的工艺流程及其特点2.1 搅拌摩擦焊的工艺流程（1）工件准备：首先需要准备待焊接的工件。
工件通常是板材、管材、棒材等形状，可以是相同材质，也可以是不同材质。
（2）夹紧工件：将工件夹紧在专用的工件夹具中，以保证工件在搅拌摩擦焊过程中不会移动或震动。
（3）起始摩擦：在工件接头处的摩擦面上施加旋转摩擦力，使工件表面熔融并形成可焊接的状态。
（4）搅拌摩擦：在不断施加旋转摩擦力的情况下，摩擦头沿着工件的接合面移动，搅拌工件的金属组织，从而形成焊接。
（5）升温保压：在搅拌摩擦焊完成后，保持摩擦头的位置不动，使焊缝部位升温到一定程度，再施加一定的保压力，使焊缝固化。
（6）退火处理：对焊接完成后的工件进行退火处理，可以进一步提高焊接质量和性能。
2.2 搅拌摩擦焊的特点（1）搅拌摩擦焊是一种无焊接接头凸出、无端部凸出的焊接方法，焊缝起伏很小，对焊接部件外观和尺寸精度要求较高的场合比较适用。
（2）搅拌摩擦焊过程中没有明显的电弧和喷溅现象，不需要额外的保护气体，易于操作。
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术摩擦搅拌焊技术在焊接工艺中的应用摩擦搅拌焊（Friction Stir Welding，FSW）技术，作为一种新兴的焊接工艺，正在逐渐得到人们的关注和认可。
它的出现不仅改变了传统焊接方法，还带来了许多优势和创新。
本文将从摩擦搅拌焊技术的原理、应用范围和未来发展等方面，探讨其在焊接工艺中的重要性和价值。
一、摩擦搅拌焊技术的原理摩擦搅拌焊技术是一种无熔区焊接方法，它利用回转的焊接工具，通过摩擦加热和搅拌的作用，将金属板材相互连接。
其原理主要包括以下几个方面：1. 摩擦加热：焊接工具通过与工件的摩擦产生热量，将工件表面加热至可塑性温度，但不达到熔点。
这种无熔区的加热方式是摩擦搅拌焊的特点之一。
2. 塑性流动：在摩擦作用下，金属材料开始发生塑性变形，产生较强的流动性，但保持了原有的晶体结构。
通过搅拌工具的旋转和推进，工件的材料被搅拌成连续的焊接接头。
3. 冷却固化：在搅拌过程中，焊接接头由于摩擦加热而达到可塑性状态，但在离开焊接工具后，温度迅速下降，接头被固化为连续的金属接合部分。
二、摩擦搅拌焊技术的应用范围摩擦搅拌焊技术以其独特的焊接原理和优异的性能，广泛应用于不同材料的焊接领域。
其主要应用范围包括以下几个方面：1. 航空航天领域：摩擦搅拌焊技术可以用于航空航天器件的连接，例如飞机翼板、舱壁、涡轮发动机叶片等。
这种焊接方法能够减少热输入，提高焊接质量和强度，减小了焊接变形和应力集中的问题。
2. 轨道交通领域：摩擦搅拌焊技术可以应用于轨道交通车辆的制造和维修。
例如，高铁列车的车体焊接、地铁车辆的连接等。
由于摩擦搅拌焊能够避免焊接变形和减小焊接缺陷，因此能够提高车辆的运行平稳性和安全性。
3. 汽车制造领域：摩擦搅拌焊技术可以应用于汽车车身的焊接。
与传统的焊接方法相比，摩擦搅拌焊能够提供更强的接头强度和密封性，同时还能够降低噪音和振动，提高车身的刚性和安全性。
4. 电子设备领域：摩擦搅拌焊技术可以用于电子设备的组装和连接。
手轮同步运动在SIMOTIOND435中的实现
２０１５年１０月第４３卷第２０期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＯｃｔ ２０１５Ｖｏｌ ４３Ｎｏ ２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１５ ２０ ０４９收稿日期：２０１４－０７－２８基金项目：重庆市科学技术委员会支持项目（ｃｓｔｃ２０１１ｇｊｈｚ５０００１）作者简介：林正（１９８７ ），男，硕士研究生，主要从事机电液混合智能传动与控制研究㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎｚｈｅｎｇ１９８７０９＠１６３ ｃｏｍ㊂手轮同步运动在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５中的实现林正１，李成２，朱飞１，冉洋１（１．重庆市光学机械研究所，重庆４０１１２３；２．重庆市科学技术研究院，重庆４０１１２３）摘要：论述了如何在以ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５为控制器的机床中通过手轮来控制各个轴的运动，在该运动控制当中，手轮作为同步运动的主轴，各个进给轴作为从轴㊂该控制方法的实现需要２个步骤：首先，手轮的硬件设计，包括手轮与控制器的硬件连接和手轮在软件上的硬件配置两部分；其次，手轮的软件设计，包括同步指令的使用和同步程序的设计两部分㊂该控制方法在生产调试当中取得了很好的控制效果㊂关键词：ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５系统；手轮；同步运动中图分类号：ＴＰ２７３㊀㊀文献标志码：Ｂ㊀㊀文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２０－１４７－３ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＨａｎｄｗｈｅｅｌＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５ＬＩＮＺｈｅｎｇ１，ＬＩＣｈｅｎｇ２，ＺＨＵＦｅｉ１，ＲＡＮＹａｎｇ１（１．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨｏｗｔｏｕｓｅｈａｎｄｗｈｅｅｌｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅａｃｈａｘｉｓｉｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５ｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｎｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｈａｎｄｗｈｅｅｌｗａｓｔｈｅｍａｓｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅａｘｉｓｗａｓｔｈｅｓｌａｖｅ．Ｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｎｅｅｄｅｄｔｗｏｓｔｅｐｓ：ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｈａｎｄｗｈｅｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈａｎｄｗｈｅｅｌａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｎｄｗｈｅｅｌｏｎｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ；ｎｅｘｔ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｈａｎｄｗｈｅｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｕｓｅｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｉｎｔｈｅｄｅｂｕｇｇｉｎｇｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５ｓｙｓｔｅｍ；Ｈａｎｄｗｈｅｅｌ；Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｖｅｍｅｎｔ㊀㊀ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ是西门子新一代的运动控制系统，有着强大的逻辑控制㊁工艺控制和运动控制功能，能实现各种复杂运动，如定位㊁同步㊁插补等，ＳＩＭＯ⁃ＴＩＯＮＤ的硬件平台基于ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０伺服系统，和新的数控系统８４０ＤＳＬ一致，故也常用于机床控制当中［１－４］㊂而手轮，即手动脉冲发生器，是数控机床中必备的操作器件，而在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５中并没有专门的手轮接收操作端口㊂故研究两者的结合有着重要的意义㊂１㊀硬件设计手轮的硬件设计包括手轮的硬件连接和手轮的硬件配置㊂１ １㊀硬件连接手轮应属于光电编码器中的一种，手轮信号只比增量式光电编码器产生的信号少了一个Ｚ相脉冲信号，故在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５中的手轮信号可按第二编码器信号来处理㊂而在ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０驱动器中，对于不带ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ接口的外部编码器必须通过编码器模块接入系统［５］，编码器模块在此处的作用类似于ＰＬＣ中的高速计数模块㊂手轮信号为５Ｖ的ＴＴＬ信号，故可以选择ＳＭＣ３０编码器模块㊂手轮的信号先接入ＳＭＣ３０，然后ＳＭＣ３０通过ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ电缆连接到手动配置第二编码器时指定的ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ端口，该端口可以是Ｄ４３５上的ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ端口，也可以是Ｓ１２０电机模块上的ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ端口，在手动配置完第二编码器后，在ＳＩＮＡＭＩＣＳ＿Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ下的Ｔｏｐｏｌｏｇｙ结构中，可以查找到该端口㊂当指定端口为电机模块１的Ｘ１０３ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ口时，连接方式如图１所示㊂图１㊀手轮在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ的硬件连接１ ２㊀硬件配置手轮硬件配置包括两部分：第二编码器器的配置和Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ的配置，均在ＳＩＭＯＴＩＯＮ软件ＳＣＯＵＴ中进行㊂第二编码器的配置是在ＳＣＯＵＴ软件对项目在线自动配置完后，在Ｓｅｒｖｏ驱动的Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ项中再添加第二编码器㊂具体界面如图２所示［６］㊂通过Ｅｎｃｏｄｅｒｄａｔａ进入后，即可进行手轮相关信息的配置㊂具体如图３所示㊂完成后在Ｔｏｐｏｌｏｇｙ结构中就有该ＤＲＩＶＥ⁃ＣＬＩＱ端口的连接指示㊂图２㊀第二编码器配置界面图３㊀第二编码器信息输入界面Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ的配置是在第二编码器的配置完成后进行的，在项目的Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ文件夹下新建一个Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ，然后将刚配置的第二编码器分配给这个Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ即可㊂与此同时，在新建电气轴Ａｘｉｓ时，需把轴勾选为同步轴，配置完后在弹出的同步ｉｎｔｅｒｎｅｃｔｔｉｏｎｓ界面中须把刚建立的Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ和Ａｘｉｓ链接上㊂其中Ｅｘｔｅｒａｌ＿ｅｎｃｏｄｅｒ作为主轴㊂２ 软件设计ＳＣＯＵＴ软件有３种编程语言ＬＡＤ㊁ＭＣＣ和ＳＴ［７］，可以交互使用㊂此次设计主要用ＭＣＣ和ＬＡＤ语言㊂ＳＩＭＯＴＩＯＮ中的同步功能包括齿轮同步㊁速度同步和凸轮同步３种［７］㊂齿轮同步与机械式齿轮同步相对应，主对象和从对象之间为线性传递关系，可指定齿轮比㊂速度同步可以实现固定的速度比㊂凸轮同步与机械式凸轮相对应，主㊁从对象之间为非线性传递关系，主对象的值按照已定义好的凸轮曲线处理后传递给从对象［７］㊂显然，手轮同步运动属于齿轮同步，即如图４所示㊂齿轮同步的主㊁从对象关系可以用以下公式概括：从值＝主值ˑ比例系数＋偏移图４㊀齿轮同步齿轮同步可以分为绝对同步和相对同步㊂绝对同步方式下，同步的主值和从值相对于各自的绝对坐标系，偏移值为同步上时主从间的绝对偏移，而不管同步前主㊁从之间的差值有多少㊂相对同步方式下，主值和从值以开始同步点为参考坐标原点，偏移值为同步上时主㊁从间的相对偏移，此时的主㊁从值之间的绝对偏移除了包含此偏移值之外还包含同步前主㊁从值之间的差异㊂手轮同步需要时动时停，故选择为相对同步㊂在ＭＣＣ编程语言中，齿轮同步运动主要使用的指令有齿轮同步命令（ＧｅａｒｉｎｇＯｎ）和解除齿轮同步命令（ＧｅａｒｉｎｇＯｆｆ）［８］㊂在齿轮同步指令中可以设置主从对象㊁同步方向㊁齿轮比㊁同步模式等㊂如图５所示，在此处选择的是以时间为参考，立即同步的模式，而且同步的参考点即为开始位置，齿轮比设为１ʒ３６０㊂解除同步指令则较简单，只需设置解除同步的方式即可㊂图５㊀齿轮同步命令手轮同步的程序设计包括两部分，其中一部分为手轮同步的逻辑处理程序，它放在ＳＣＯＵＴ的Ｂａｃｋ⁃ｇｒｏｕｎｄ任务里面，循环扫描处理，用ＬＡＤ语言编写［９－１０］㊂另外一部分为手轮同步的运动程序，它放在Ｍｏｔｉｏｎｔａｓｋ里面，当要用时即调用运行一次，用ＭＣＣ㊃８４１㊃机床与液压第４３卷语言编写［１０］㊂其中逻辑处理程序如图６所示，当界面在ＪＯＧ手动界面（ＪＯＧ变量置位）时，一旦把手轮的轴选择开关拨至Ｘ时（即ａｘｉｓ＿ｘ＿ｓｅｌｅｃｔ变量出现上升沿），马上通过＿ｒｅｓｔａｒｔｔａｓｋｉｄ指令调用ｍｏｔｉｏｎｔａｓｋ＿１１中的手轮同步运动程序㊂图６㊀手轮同步的逻辑处理程序手轮同步运动程序的总体流程图如图７所示㊂首先判断电气轴Ｘ是否有使能，若没有使能，则先使能轴Ｘ，接着打开外部编码器，然后运行同步运行子程序，运行完后停止轴Ｘ，关闭外部编码器㊂图７㊀运动总体流程图其中同步运行子程序如图８所示㊂图８㊀同步运行子程序首先再次确认是否选择了轴Ｘ，然后判断手轮的倍率选择开关，若选择了倍率１，则运行同步命令１，在此运行过程中不停地判断程序是否跳出倍率１或者跳出轴Ｘ，若两者都没有跳出，则继续运行同步指令１；若在手轮上倍率选择开关跳出倍率１，选择倍率１０，则程序通过解除同步命令来解除同步１，因为轴选择开关依然打在轴Ｘ上，故程序仍然在大循环当中，只是通过倍率１０后，再执行同步指令１０；若在此时，手轮的轴选择开关跳出轴Ｘ，选择轴Ｙ，则程序解除同步１０后，跳出大循环，然后来到图７的停止轴和关闭外部编码器程序步，最后退出此Ｍｏｔｉｏｎ⁃ｔａｓｋ，与此同时，通过Ｙ轴的逻辑处理程序调用另一个关于Ｙ轴的类似的Ｍｏｔｉｏｎｔａｓｋ，然后Ｙ轴运行手轮同步运动程序㊂３㊀手轮同步的运行手轮同步的运行结果如图９所示，手轮发出的脉冲值与从动轴Ｘ轴的电机编码器反馈值完全呈平行状态，启停一致，值的变化比例恒定为此前设定值１ʒ３６０，符合同步控制的要求㊂图９㊀手轮同步运行结果４㊀结束语文中详细论述了手轮同步运动在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５当中实现的全过程，该控制方法的实现包括硬件设计和软件设计两大步骤，忽略了一些比较简单的过程，如同步指令的具体使用等㊂通过在调试当中对参数和控制模式的调整，取得了较理想的结果，也证明该方法是工程上行之有效的方法㊂参考文献：［１］杨继东，林正，蔺俊强．ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５在搅拌摩擦焊接机中的应用［Ｊ］．机电工程，２０１３，３０（１２）：１５１５－１５１９．［２］宫悦，尤晨．ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ在饮料自动装箱系统中的应用［Ｊ］．自动化技术与应用，２０１３，３２（１）：５９－６５，７０．［３］黄凯强，项占琴．ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４２５在接箍上下料机械手上的应用［Ｊ］．机电工程，２００８，２５（９）：６５－６７，９１．［４］修瑞霞，杨红霞．ＳＩＭＯＴＩＯＮ工程开发系统在冷定心系统中的应用［Ｊ］．机械与电子，２０１２（２７）：１３４－１３５．［５］西门子（中国）公司运动控制部．ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０驱动器基础应用手册［Ｍ］，２０１０．［６］奚家星，丁庆新，赵宏林，等．基于ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ的编码器切换技术在木板横截锯中的应用［Ｊ］．林业机械与木工设备，２００９，３７（８）：３８－４０．［７］西门子（中国）公司运动控制部．ＳＩＭＯＴＩＯＮ运动控制器基础应用手册［Ｍ］，２０１０．［８］西门子（中国）公司．ＳＩＭＯＴＩＯＮＭＣＣ编程和操作手册［Ｍ］，２００８．［９］西门子（中国）公司．ＳＩＭＯＴＩＯＮＬＡＤ＿ＦＢＤ编程和操作手册［Ｍ］，２００８．［１０］郭德响，崇凯，姜旭升，等．ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４２５在炭块铣槽机床中的应用［Ｊ］．机床与液压，２００９，３７（８）：１４５－１４７，１７４．㊃９４１㊃第２０期林正等：手轮同步运动在ＳＩＭＯＴＩＯＮＤ４３５中的实现㊀㊀㊀。
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ＹＡＮＧ Ｊ ｉ — ｄ ｏ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｎ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｎ Ｊ ｕ ｎ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ４ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｏ ｔ ｈ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｗｏ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｎｄ ａ ｄ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｒ ｔ ｏ ｌ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｎｄ ａ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｆ ｉ ｒ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ， ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｉ ＭＯＴ Ｉ ＯＮ Ｄ４ ３ ５ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｗａ ｓ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ．Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｒ ｅ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒａ ｇ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
中图分类号 ： Ｔ Ｈ３ ９ ； Ｔ Ｃ Ａ３ ； Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ４ ５ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － １ ５ １ ５ － ０ ５
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ Ｉ Ｍ ＯＴＩ ＯＮ Ｄ４ ３ ５ ｏ ｎ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ
第３ ０ 卷第１ ２ 期
２ 工
程
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． １ ２
Ｄｅ ｃ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ １ ６
Ｓ Ｉ ＭＯＴ Ｉ ＯＮ Ｄ ４ ３ ５ 在搅拌摩擦焊接机 中的应用冰
杨 继 东 ， 林 正 ， 蔺 俊 强
（ １ ． 重 庆 大学 机 械工程 学 院 ，重 庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ； ２ ． 重 庆市 光学 机械 研究所 ，重庆 ４ ０ １ １ ２ ３ ）
ｔ ｈ ｅ ｍ ｒｅ ａ ｏ ｎ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｏ ｎ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ ｎ ｏ ｔ ｂ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｏｒ ｆ ｅ ， ａ ｓ ｅ ｔ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｒ
２ ． Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ １ １ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｆ ｆ ｉｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｒ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ｙ Ｓ Ｏ ｆ ａ ｒ ， ｍｏ ｓ ｔ ｏ ｆ