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PLC控制步進電機在自動堆焊中的應用
1970年01月01日 08:00 工控產業網

  可編程控制器(PLC)作為一種新型的控制元件,具有結構簡單、組合靈活、功能較完備等特點。由于其通用性好、編程簡單且抗干擾能力強,特別適用于工業控制,因而在自動化焊接設備控制中得到越來越廣泛的應用,使用PLC可以提高系統的可靠性和穩定性,提高焊接效率。步進電機是自動控制系統中常用的控制電動機,是一種能將數字輸入脈沖信號轉換為旋轉運動的電磁執行元件,它控制簡單,能實現高精度、無累計誤差的轉動,適合于焊接應用。在此,通過梯形圖編程,利用PLC控制系統控制步進電機轉動,實現了對火車車鉤的自動堆焊修復。

  1系統原理12根據車鉤表面堆焊的工藝要求,系統由機械部分和電氣部分配合控制,以河南科技大學和河南省電焊機廠設計的三維通用自動焊機床為基礎,采用了如所示的控制系統工作原理。人工設定的各種控制信號通過控制面板發出,車鉤由卡具與壓緊裝置定位在工作臺上,可以在直流電機驅動下在垂直方向移動,便于焊前安裝和焊后拆除。以PLC和氣保焊機為主控單元,以2臺步進電機驅動器帶動步進電機執行單元,在!-"平面通過滾珠絲杠帶動滑臺和焊槍移動。通過PLC程序編制,控制信號經PLC產生使能信號(ENA)、脈沖信號(PULS)和方向信號(DIR)來控制步進電機驅動器M,驅動步進電機轉動,從而帶動焊槍移動,并自動開起焊機,實現車鉤的自動堆焊。

  整個系統為典型的開關量時序控制系統,綜合考慮控制功能和I/O點數,選用DYP20EX00T主機和DYP32XP00R擴展機作為控制核心。主機基本性能有:晶體管輸出,輸入12點,輸出8點,輔助繼電器控制系統工作原理圖一般用M0~M511,程序容量為內置1 100定時器64點,計數器112點;廣展機有開關量輸入和輸出點各16個。根據堆焊要求,綜合考慮步進電機的性能,選用6FC5548-0AB12型5相步進電機,其步距角為0.36.,驅動扭矩為12Nm,并選用STEPDRIVEC型步進電機驅動器對其進行驅動。

  焊機為X」""型10/氣體保護焊機。

  系統不僅能夠完成自動焊接,也可以進行手動調整。按照焊接工藝過程及其控制要求,系統的1/0分配表如表1所示。

  表1I/O分配表信號定義自動/手動!向脈沖!軸起動"向脈沖!軸方向!向使能"軸起動!向方向"軸方向"向使能焊機起動"向方向急停開關焊接開關待加工的車鉤如所示。堆焊修復時易采用平焊方式,焊槍固定在!-"工作臺上,車鉤固定在向工作臺上;堆焊時,焊槍在!向、向步進電機帶動下在!-"平面做往復運動,車鉤可在向直流電機帶動下做升降運動。3 2程序設計根據自動堆焊的加工特點和工藝要求,工作有時需要手動調整,所以設置手動調整和自動加工兩種控制方式,并在系統設計中設置了急停開關、行程保護、聯鎖保護等環節,確保工作的安全性。

  手動調整即通過人工操作控制面板完成焊槍的移動、車鉤的升降和焊接的起停,其工作效率低,工作強度大,可用于特殊情況如某一偏磨段A的加工過程和設備檢修;自動加工方式通過步進指令控制!-"工作臺的進給,利用計時器控制驅動器實現各步進電機的轉換。它能夠自動完成焊機起弧、!向前進和后退、向前進、熄弧和復位等工作過程,工作效率高,一般用于正常的加工過程。

  PLC的主程序流程圖如所示。車鉤安裝到位后,起動自動加工程序,焊機起動,焊槍在步進電機驅動下按指定焊道在!-"面移動,焊槍沿車鉤!方向從一端焊到另一端后,自動沿"方向移位并且!方向反向,焊接不間斷,焊槍回到一端后再次重復自動移位、反向,直至堆焊結束。其中PLC部分梯形圖程序如所示。

  主程序流程堆焊試驗為了檢驗系統運行的可靠性,并獲得理想的堆焊效果,應用以上程序對車鉤進行了大量工藝試驗。按照成型接近原型尺寸且效率Page條講解制造與質量控制詳細要求的全部內容,熟悉操作規范,掌握操作程序。

  整改調試現有的設備加工能力和精度,使其滿足加工質量要求。

  熟悉日方提供的吸收床套料圖,掌握下料方法并控制好尺寸要求,保護好原材料標識,不混料。

  正確合理安排制造工藝流程,提高制造水平,嚴格質量管理。

  在焊縫的質量控制方面。焊接工藝:縱縫采用雙面埋弧自動焊;環縫采用內環縫焊條電弧焊;外環縫埋弧自動焊;其余均為焊條電弧焊。由于日方規定:縱、環縫返工不準超過一次,而且焊縫表面只允許有少量修磨痕跡,盡可能保持焊縫原形。為了滿足這一規定,成立了埋弧自動焊和焊條電弧焊焊接攻關小組進行摸擬焊接試驗,探索焊接規范及方法,以滿足焊接質量、焊接外觀成形要求。

  在產品的外觀質量控制方面。由于日方非常重視產品外觀質量,在制作中的產品外觀打磨要求很高。因此,在生產過程中嚴格控制每一個工件和工序質量,盡量減少工件的表面損傷。裝配中盡量避免敲打,完工后,產品整體精細修磨。

  在生產管理方面。由于產品質量要求高,事先部分梯形圖高!焊接時間短"為優化目標,終確定一組典型的焊接規范,如表2所示。

  采用這組焊接規范對普通磨損車鉤施焊,可得就將相關技術文件認真貫徹到各個部門,把事后檢查變為事前指導,切實做好人員、材料的管理。

  h.在產品檢查方面。嚴格按日方提供的制作產品時檢查使用的記錄表格式樣,認真做好每道工序的檢查記錄,以便追溯。產品缺陷處理按程序進行并有各種記錄。產品完工后再全面地進行一次外觀清潔質量檢驗。

  5產品驗收日方驗收要求包括:。現場看水壓試驗過程;b.外觀檢查;c.幾何尺寸、結構尺寸檢查;d.記錄檢查;e.無損探傷檢查;f.資料審查(包含圖紙、工藝、原材料原始資料及復驗資料、無損探傷資料、施工各記錄表格等資料)。產品完工后,應將所有資料分類并裝訂成冊,在記錄表中還畫上簡圖,查看時可一目了然。

  6結束語日本東芝公司產品驗收代表與中國四川鍋爐廠共同對中國四川鍋爐廠試制的核電放射性廢氣處理系統設備一吸收床進行了驗收。雙方對設備制造的質量管理、技術文件、產品實物進行了認真的查看、檢測,焊縫一次探傷合格率達到99.8.表2CO-全自動堆焊典型焊接規范焊絲極性焊接焊道牌號直徑電壓電流速度間距正到余高3)4mm、總焊寬72mm(共焊5道)的焊縫,且焊縫成形較好。整個焊接過程僅需要7mS,相比現有的手工堆焊方法的20~30ms,大大提高了生產率。

  4結論采用PLC控制步進電機對火車車鉤進行自動堆焊,結果表明,整個系統結構簡單,容易操作,只需要一次按鈕操作即可完成全部焊接過程,運行可靠,較手工焊接每件可縮短工時約20min,生產效率顯著提高,有較高的推廣和實用價值。

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