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福州機(jī)電維修告訴你：可編程控制器(PLC)作為一種新型的控制元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組合靈活、功能較完備等特點(diǎn)。由于其通用性好、編程簡(jiǎn)單且抗干擾能力強(qiáng)，特別適用于工業(yè)控制，因而在自動(dòng)化焊接設(shè)備控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，使用PLC可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，提高焊接效率。步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的控制電動(dòng)機(jī)，是一種能將數(shù)字輸入脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件，它控制簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)高精度、無(wú)累計(jì)誤差的轉(zhuǎn)動(dòng)，適合于焊接應(yīng)用。在此，通過(guò)梯形圖編程，利用PLC控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火車車鉤的自動(dòng)堆焊修復(fù)。

1系統(tǒng)原理12根據(jù)車鉤表面堆焊的工藝要求，系統(tǒng)由機(jī)械部分和電氣部分配合控制，以河南科技大學(xué)和河南省電焊機(jī)廠設(shè)計(jì)的三維通用自動(dòng)焊機(jī)床為基礎(chǔ)，采用了如所示的控制系統(tǒng)工作原理。人工設(shè)定的各種控制信號(hào)通過(guò)控制面板發(fā)出，車鉤由卡具與壓緊裝置定位在工作臺(tái)上，可以在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)下在垂直方向移動(dòng)，便于焊前安裝和焊后拆除。以PLC和氣保焊機(jī)為主控單元，以2臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行單元，在!-"平面通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)滑臺(tái)和焊槍移動(dòng)。通過(guò)PLC程序編制，控制信號(hào)經(jīng)PLC產(chǎn)生使能信號(hào)(ENA)、脈沖信號(hào)(PULS)和方向信號(hào)(DIR)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器M，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)焊槍移動(dòng)，并自動(dòng)開起焊機(jī)，實(shí)現(xiàn)車鉤的自動(dòng)堆焊。

整個(gè)系統(tǒng)為典型的開關(guān)量時(shí)序控制系統(tǒng)，綜合考慮控制功能和I/O點(diǎn)數(shù)，選用DYP20EX00T主機(jī)和DYP32XP00R擴(kuò)展機(jī)作為控制核心。主機(jī)基本性能有：晶體管輸出，輸入12點(diǎn)，輸出8點(diǎn)，輔助繼電器控制系統(tǒng)工作原理圖一般用M0~M511，程序容量為內(nèi)置1 100定時(shí)器64點(diǎn)，計(jì)數(shù)器112點(diǎn);廣展機(jī)有開關(guān)量輸入和輸出點(diǎn)各16個(gè)。根據(jù)堆焊要求，綜合考慮步進(jìn)電機(jī)的性能，選用6FC5548-0AB12型5相步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.36.，驅(qū)動(dòng)扭矩為12Nm，并選用STEPDRIVEC型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

焊機(jī)為X」""型10/氣體保護(hù)焊機(jī)。

系統(tǒng)不僅能夠完成自動(dòng)焊接，也可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。按照焊接工藝過(guò)程及其控制要求，系統(tǒng)的1/0分配表如表1所示。

表1I/O分配表信號(hào)定義自動(dòng)/手動(dòng)!向脈沖!軸起動(dòng)"向脈沖!軸方向!向使能"軸起動(dòng)!向方向"軸方向"向使能焊機(jī)起動(dòng)"向方向急停開關(guān)焊接開關(guān)待加工的車鉤如所示。堆焊修復(fù)時(shí)易采用平焊方式，焊槍固定在!-"工作臺(tái)上，車鉤固定在向工作臺(tái)上;堆焊時(shí)，焊槍在!向、向步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下在!-"平面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，車鉤可在向直流電機(jī)帶動(dòng)下做升降運(yùn)動(dòng)。3 2程序設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)堆焊的加工特點(diǎn)和工藝要求，工作有時(shí)需要手動(dòng)調(diào)整，所以設(shè)置手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)加工兩種控制方式，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)置了急停開關(guān)、行程保護(hù)、聯(lián)鎖保護(hù)等環(huán)節(jié)，確保工作的安全性。

手動(dòng)調(diào)整即通過(guò)人工操作控制面板完成焊槍的移動(dòng)、車鉤的升降和焊接的起停，其工作效率低，工作強(qiáng)度大，可用于特殊情況如某一偏磨段A的加工過(guò)程和設(shè)備檢修;自動(dòng)加工方式通過(guò)步進(jìn)指令控制!-"工作臺(tái)的進(jìn)給，利用計(jì)時(shí)器控制驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)各步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換。它能夠自動(dòng)完成焊機(jī)起弧、!向前進(jìn)和后退、向前進(jìn)、熄弧和復(fù)位等工作過(guò)程，工作效率高，一般用于正常的加工過(guò)程。

PLC的主程序流程圖如所示。車鉤安裝到位后，起動(dòng)自動(dòng)加工程序，焊機(jī)起動(dòng)，焊槍在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下按指定焊道在!-"面移動(dòng)，焊槍沿車鉤!方向從一端焊到另一端后，自動(dòng)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(fù)自動(dòng)移位、反向，直至堆焊結(jié)束。其中PLC部分梯形圖程序如所示。

主程序流程堆焊試驗(yàn)為了檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并獲得理想的堆焊效果，應(yīng)用以上程序?qū)囥^進(jìn)行了大量工藝試驗(yàn)。按照成型接近原型尺寸且效率Page條講解制造與質(zhì)量控制詳細(xì)要求的全部?jī)?nèi)容，熟悉操作規(guī)范，掌握操作程序。

整改調(diào)試現(xiàn)有的設(shè)備加工能力和精度，使其滿足加工質(zhì)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(hù)好原材料標(biāo)識(shí)，不混料。

正確合理安排制造工藝流程，提高制造水平，嚴(yán)格質(zhì)量管理。

在焊縫的質(zhì)量控制方面。焊接工藝：縱縫采用雙面埋弧自動(dòng)焊;環(huán)縫采用內(nèi)環(huán)縫焊條電弧焊;外環(huán)縫埋弧自動(dòng)焊;其余均為焊條電弧焊。由于日方規(guī)定：縱、環(huán)縫返工不準(zhǔn)超過(guò)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(guī)定，成立了埋弧自動(dòng)焊和焊條電弧焊焊接攻關(guān)小組進(jìn)行摸擬焊接試驗(yàn)，探索焊接規(guī)范及方法，以滿足焊接質(zhì)量、焊接外觀成形要求。

在產(chǎn)品的外觀質(zhì)量控制方面。由于日方非常重視產(chǎn)品外觀質(zhì)量，在制作中的產(chǎn)品外觀打磨要求很高。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制每一個(gè)工件和工序質(zhì)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(chǎn)品整體精細(xì)修磨。

在生產(chǎn)管理方面。由于產(chǎn)品質(zhì)量要求高，事先部分梯形圖高!焊接時(shí)間短"為優(yōu)化目標(biāo)，確定一組典型的焊接規(guī)范，如表2所示。

采用這組焊接規(guī)范對(duì)普通磨損車鉤施焊，可得就將相關(guān)技術(shù)文件認(rèn)真貫徹到各個(gè)部門，把事后檢查變?yōu)槭虑爸笇?dǎo)，切實(shí)做好人員、材料的管理。

h.在產(chǎn)品檢查方面。嚴(yán)格按日方提供的制作產(chǎn)品時(shí)檢查使用的記錄表格式樣，認(rèn)真做好每道工序的檢查記錄，以便追溯。產(chǎn)品缺陷處理按程序進(jìn)行并有各種記錄。產(chǎn)品完工后再全面地進(jìn)行一次外觀清潔質(zhì)量檢驗(yàn)。

5產(chǎn)品驗(yàn)收日方驗(yàn)收要求包括：?，F(xiàn)場(chǎng)看水壓試驗(yàn)過(guò)程;b.外觀檢查;c.幾何尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸檢查;d.記錄檢查;e.無(wú)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(fù)驗(yàn)資料、無(wú)損探傷資料、施工各記錄表格等資料)。產(chǎn)品完工后，應(yīng)將所有資料分類并裝訂成冊(cè)，在記錄表中還畫上簡(jiǎn)圖，查看時(shí)可一目了然。

6結(jié)束語(yǔ)日本東芝公司產(chǎn)品驗(yàn)收代表與中國(guó)四川鍋爐廠共同對(duì)中國(guó)四川鍋爐廠試制的核電放射性廢氣處理系統(tǒng)設(shè)備一吸收床進(jìn)行了驗(yàn)收。雙方對(duì)設(shè)備制造的質(zhì)量管理、技術(shù)文件、產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行了認(rèn)真的查看、檢測(cè)，焊縫一次探傷合格率達(dá)到99.8%.表2CO-全自動(dòng)堆焊典型焊接規(guī)范焊絲極性焊接焊道牌號(hào)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(gè)焊接過(guò)程僅需要7mS，相比現(xiàn)有的手工堆焊方法的20~30ms，大大提高了生產(chǎn)率。

4結(jié)論采用PLC控制步進(jìn)電機(jī)對(duì)火車車鉤進(jìn)行自動(dòng)堆焊，結(jié)果表明，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，只需要一次按鈕操作即可完成全部焊接過(guò)程，運(yùn)行可靠，較手工焊接每件可縮短工時(shí)約20min，生產(chǎn)效率顯著提高，有較高的推廣和實(shí)用價(jià)值。