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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)簡單、組合靈活、功能較完備等特點(diǎn)。由于其通用性好、編程簡單且抗干擾能力強(qiáng)，特別適用于工業(yè)控制，因而在自動化焊接設(shè)備控制中得到越來越廣泛的應(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)是自動控制系統(tǒng)中常用的控制電動機(jī)，是一種能將數(shù)字輸入脈沖信號轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的電磁執(zhí)行元件，它控制簡單，能實(shí)現(xiàn)高精度、無累計(jì)誤差的轉(zhuǎn)動，適合于焊接應(yīng)用。在此，通過梯形圖編程，利用PLC控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了對火車車鉤的自動堆焊修復(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)定的各種控制信號通過控制面板發(fā)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(jī)驅(qū)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(jī)為主控單元，以2臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器帶動步進(jìn)電機(jī)執(zhí)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(jīng)PLC產(chǎn)生使能信號(ENA)、脈沖信號(PULS)和方向信號(DIR)來控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器M，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動焊槍移動，并自動開起焊機(jī)，實(shí)現(xiàn)車鉤的自動堆焊。

整個系統(tǒng)為典型的開關(guān)量時序控制系統(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。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)動扭矩為12Nm，并選用STEPDRIVEC型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器對其進(jìn)行驅(qū)動。

焊機(jī)為X」""型10/氣體保護(hù)焊機(jī)。

系統(tǒng)不僅能夠完成自動焊接，也可以進(jìn)行手動調(diào)整。按照焊接工藝過程及其控制要求，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(jī)起動"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(jìn)電機(jī)帶動下在!-"平面做往復(fù)運(yùn)動，車鉤可在向直流電機(jī)帶動下做升降運(yùn)動。3 2程序設(shè)計(jì)根據(jù)自動堆焊的加工特點(diǎn)和工藝要求，工作有時需要手動調(diào)整，所以設(shè)置手動調(diào)整和自動加工兩種控制方式，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。

手動調(diào)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(qiáng)度大，可用于特殊情況如某一偏磨段A的加工過程和設(shè)備檢修;自動加工方式通過步進(jìn)指令控制!-"工作臺的進(jìn)給，利用計(jì)時器控制驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)各步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換。它能夠自動完成焊機(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(jī)起動，焊槍在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)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(fù)自動移位、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)要求的全部內(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，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焊;環(huán)縫采用內(nèi)環(huán)縫焊條電弧焊;外環(huán)縫埋弧自動焊;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)過程中嚴(yán)格控制每一個工件和工序質(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)場看水壓試驗(yàn)過程;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，在記錄表中還畫上簡圖，查看時可一目了然。

6結(jié)束語日本東芝公司產(chǎn)品驗(yàn)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(tǒng)設(shè)備一吸收床進(jìn)行了驗(yàn)收。雙方對設(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，焊縫一次探傷合格率達(dá)到99.8%.表2CO-全自動堆焊典型焊接規(guī)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(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)對火車車鉤進(jìn)行自動堆焊，結(jié)果表明，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yùn)行可靠，較手工焊接每件可縮短工時約20min，生產(chǎn)效率顯著提高，有較高的推廣和實(shí)用價值。