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PLC控制步进电机在自动堆焊中的应用

时间:2017-11-16 13:23:00   来源:本网   添加人:admin

  可编程控制器(PLC)作为一种新型的控制元件,具有结构简单、组合灵活、功能较完备等特点。由于其通用性好、编程简单且抗干扰能力强,特别适用于工业控制,因而在自动化焊接设备控制中得到越来越广泛的应用,使用PLC可以提高系统的可靠性和稳定性,提高焊接效率。步进电机是自动控制系统中常用的控制电动机,是一种能将数字输入脉冲信号转换为旋转运动的电磁执行元件,它控制简单,能实现高精度、无累计误差的转动,适合于焊接应用。在此,通过梯形图编程,利用PLC控制系统控制步进电机转动,实现了对火车车钩的自动堆焊修复。

  1系统原理12根据车钩表面堆焊的工艺要求,系统由机械部分和电气部分配合控制,以河南科技大学和河南省电焊机厂设计的三维通用自动焊机床为基础,采用了如所示的控制系统工作原理。人工设定的各种控制信号通过控制面板发出,车钩由卡具与压紧装置定位在工作台上,可以在直流电机驱动下在垂直方向移动,便于焊前安装和焊后拆除。以PLC和气保焊机为主控单元,以2台步进电机驱动器带动步进电机执行单元,在!-"平面通过滚珠丝杠带动滑台和焊枪移动。通过PLC程序编制,控制信号经PLC产生使能信号(ENA)、脉冲信号(PULS)和方向信号(DIR)来控制步进电机驱动器M,驱动步进电机转动,从而带动焊枪移动,并自动开起焊机,实现车钩的自动堆焊。

  整个系统为典型的开关量时序控制系统,综合考虑控制功能和I/O点数,选用DYP20EX00T主机和DYP32XP00R扩展机作为控制核心。主机基本性能有:晶体管输出,输入12点,输出8点,辅助继电器控制系统工作原理图一般用M0~M511,程序容量为内置1 100定时器64点,计数器112点;广展机有开关量输入和输出点各16个。根据堆焊要求,综合考虑步进电机的性能,选用6FC5548-0AB12型5相步进电机,其步距角为0.36.,驱动扭矩为12Nm,并选用STEPDRIVEC型步进电机驱动器对其进行驱动。

  焊机为X」""型10/气体保护焊机。

  系统不仅能够完成自动焊接,也可以进行手动调整。按照焊接工艺过程及其控制要求,系统的1/0分配表如表1所示。

  表1I/O分配表信号定义自动/手动!向脉冲!轴起动"向脉冲!轴方向!向使能"轴起动!向方向"轴方向"向使能焊机起动"向方向急停开关焊接开关待加工的车钩如所示。堆焊修复时易采用平焊方式,焊枪固定在!-"工作台上,车钩固定在向工作台上;堆焊时,焊枪在!向、向步进电机带动下在!-"平面做往复运动,车钩可在向直流电机带动下做升降运动。3 2程序设计根据自动堆焊的加工特点和工艺要求,工作有时需要手动调整,所以设置手动调整和自动加工两种控制方式,并在系统设计中设置了急停开关、行程保护、联锁保护等环节,确保工作的安全性。

  手动调整即通过人工操作控制面板完成焊枪的移动、车钩的升降和焊接的起停,其工作效率低,工作强度大,可用于特殊情况如某一偏磨段A的加工过程和设备检修;自动加工方式通过步进指令控制!-"工作台的进给,利用计时器控制驱动器实现各步进电机的转换。它能够自动完成焊机起弧、!向前进和后退、向前进、熄弧和复位等工作过程,工作效率高,一般用于正常的加工过程。

  PLC的主程序流程图如所示。车钩安装到位后,起动自动加工程序,焊机起动,焊枪在步进电机驱动下按指定焊道在!-"面移动,焊枪沿车钩!方向从一端焊到另一端后,自动沿"方向移位并且!方向反向,焊接不间断,焊枪回到一端后再次重复自动移位、反向,直至堆焊结束。其中PLC部分梯形图程序如所示。

  主程序流程堆焊试验为了检验系统运行的可靠性,并获得理想的堆焊效果,应用以上程序对车钩进行了大量工艺试验。按照成型接近原型尺寸且效率Page条讲解制造与质量控制详细要求的全部内容,熟悉操作规范,掌握操作程序。

  整改调试现有的设备加工能力和精度,使其满足加工质量要求。

  熟悉日方提供的吸收床套料图,掌握下料方法并控制好尺寸要求,保护好原材料标识,不混料。

  正确合理安排制造工艺流程,提高制造水平,严格质量管理。

  在焊缝的质量控制方面。焊接工艺:纵缝采用双面埋弧自动焊;环缝采用内环缝焊条电弧焊;外环缝埋弧自动焊;其余均为焊条电弧焊。由于日方规定:纵、环缝返工不准超过一次,而且焊缝表面只允许有少量修磨痕迹,尽可能保持焊缝原形。为了满足这一规定,成立了埋弧自动焊和焊条电弧焊焊接攻关小组进行摸拟焊接试验,探索焊接规范及方法,以满足焊接质量、焊接外观成形要求。

  在产品的外观质量控制方面。由于日方非常重视产品外观质量,在制作中的产品外观打磨要求很高。因此,在生产过程中严格控制每一个工件和工序质量,尽量减少工件的表面损伤。装配中尽量避免敲打,完工后,产品整体精细修磨。

  在生产管理方面。由于产品质量要求高,事先部分梯形图高!焊接时间最短"为优化目标,最终确定一组典型的焊接规范,如表2所示。

  采用这组焊接规范对普通磨损车钩施焊,可得就将相关技术文件认真贯彻到各个部门,把事后检查变为事前指导,切实做好人员、材料的管理。

  h.在产品检查方面。严格按日方提供的制作产品时检查使用的记录表格式样,认真做好每道工序的检查记录,以便追溯。产品缺陷处理按程序进行并有各种记录。产品完工后再全面地进行一次外观清洁质量检验。

  5产品验收日方验收要求包括:。现场看水压试验过程;b.外观检查;c.几何尺寸、结构尺寸检查;d.记录检查;e.无损探伤检查;f.资料审查(包含图纸、工艺、原材料原始资料及复验资料、无损探伤资料、施工各记录表格等资料)。产品完工后,应将所有资料分类并装订成册,在记录表中还画上简图,查看时可一目了然。

  6结束语日本东芝公司产品验收代表与中国四川锅炉厂共同对中国四川锅炉厂试制的核电放射性废气处理系统设备一吸收床进行了验收。双方对设备制造的质量管理、技术文件、产品实物进行了认真的查看、检测,焊缝一次探伤合格率达到99.8%.表2CO-全自动堆焊典型焊接规范焊丝极性焊接焊道牌号直径电压电流速度间距正到余高3)4mm、总焊宽72mm(共焊5道)的焊缝,且焊缝成形较好。整个焊接过程仅需要7mS,相比现有的手工堆焊方法的20~30ms,大大提高了生产率。

  4结论采用PLC控制步进电机对火车车钩进行自动堆焊,结果表明,整个系统结构简单,容易操作,只需要一次按钮操作即可完成全部焊接过程,运行可靠,较手工焊接每件可缩短工时约20min,生产效率显著提高,有较高的推广和实用价值。