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柔性工装平台控制系统设计

王水生  
【摘要】:随着机械制造业的飞速发展,飞机生产制造业对飞机装配方法提出越来越高的要求,如高质量、短周期、低成本以及适应多品种的生产要求。本文分析了国内外飞机装配技术的发展现状与发展趋势,对某型号飞机前机身柔性工装平台控制系统进行了设计。该系统以台达公司PLC为下位控制器,通过台达伺服电机驱动滚珠丝杠对工装夹持末端进行自动调整,达到精确定位,实现工装型架柔性可调化。上位机实时在线显示装配过程,用户可以通过上位机和触摸屏实时的对装配过程进行监控。 文章结合飞机装配的特点,分析了柔性工装控制系统项目需求。首先规划设计了系统实现的总体方案,然后分别对柔性工装平台硬件选型、伺服系统设计、系统建模与仿真及软件设计做出规划设计。 通过对滚珠丝杠和伺服电机相应需求参数的计算分析,选择了满足柔性工装平台整体性能要求的相应型号产品。在对伺服控制技术、运动控制方案以及控制系统结构组成充分比较分析的基础上,确定以工控机+PLC的半闭环伺服控制系统作为飞机柔性装配的控制方案。在对系统建模理论的研究基础上,采用机理建模方法对柔性工装平台系统进行建模,利用Matlab的Simulink模块进行仿真,并分析了系统误差,提出了减小误差的解决方案。 文章分析了飞机装配过程可视化实现的关键环节,需要下位控制程序、通讯程序和上位显示监控程序协调配合。通讯程序部分相当于整个控制系统大脑,负责下达各种命令,传递给下位机控制部分执行,并进行监控下位机状态,同时通过CATIA二次开发接口传递给上位机可视化部分相应数据。最后通过对整个控制系统软硬件安装调试,对伺服系统控制参数进行优化,确保了系统的稳定性。


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