利用PLC系統(tǒng)控制閃光對(duì)焊工藝過程的設(shè)計(jì)

閃光對(duì)焊作為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，具有無需添加焊接材料、生產(chǎn)率高、成本低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接的零件截面越來越大，遇到了一些技術(shù)問題，如焊接加熱難、生產(chǎn)率低、產(chǎn)品合格率低等。

為了解決閃光對(duì)焊中存在的這些問題，許多焊接工作者對(duì)閃光對(duì)焊工藝過程進(jìn)行了一系列的研究，創(chuàng)建了高效率、低能耗的閃光對(duì)焊方法，如脈沖閃光對(duì)焊法、程序降低電壓閃光對(duì)焊法?？刂崎W光對(duì)焊工藝過程，使之在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能提高生產(chǎn)率，是我們一直以來追求的目標(biāo)。考慮到影響閃光對(duì)焊焊接質(zhì)量的因素，

本文利用PLC系統(tǒng)來控制閃光對(duì)焊工藝過程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接質(zhì)量控制的目的，從而提高了閃光對(duì)焊的生產(chǎn)率。

1 機(jī)械機(jī)構(gòu)及過程分析

1.1 閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置及動(dòng)作過程

如圖1所示為閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置，其動(dòng)作過程分析如下：



1.1.1 預(yù)調(diào)

閃光對(duì)焊焊接工藝前期準(zhǔn)備工作，即機(jī)械機(jī)構(gòu)的調(diào)整、焊接參數(shù)的選取等。閃光對(duì)焊的主要規(guī)范參數(shù)有：調(diào)伸長(zhǎng)度、閃光速度、閃光電流密度、頂鍛速度、頂鍛壓力、夾緊力等。

調(diào)試完成后，將工件裝卡到工作臺(tái)上。

1.1.2 夾緊與定位

按下啟動(dòng)按鈕，電磁閥PQ1、PQ2、PQ3線圈帶電，壓縮氣體經(jīng)過三大件流入夾緊氣缸1、2上氣室，壓縮氣體推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)壓緊工件1、2，直到壓緊開關(guān)閉合為止。

同時(shí)從氣泵流出的氣體經(jīng)三大件進(jìn)入定位氣缸3的上氣室,推動(dòng)定位桿向上運(yùn)動(dòng)，為工件對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確定位。定位結(jié)束，電圖1 閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置磁閥PQ3線圈去電，定位桿彈回。

1.1.3 焊接

接通焊接開關(guān)，保持電磁閥PQ1、PQ2 和PQ4線圈帶電，電磁閥PQ5線圈不帶電，壓力氣體經(jīng)低壓三大件，進(jìn)入推進(jìn)氣缸4右氣室，推動(dòng)活塞桿、動(dòng)夾具帶動(dòng)工件2向工件1運(yùn)動(dòng)，直到工件1、2接觸，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的位置，推進(jìn)開關(guān)閉合。工件1、2接觸的瞬間，即開始通電加熱。當(dāng)閃光加熱達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，電磁閥PQ5線圈帶電，壓縮氣體經(jīng)過高壓三大件推動(dòng)推進(jìn)氣缸、動(dòng)夾具以很大的壓力進(jìn)行快速頂鍛。隨即切斷焊接電流，并保持一段時(shí)間，使接頭冷卻、凝固。焊接時(shí)間到，斷開焊接開關(guān)，焊接過程結(jié)束。

1.1.4 復(fù)位

電磁閥PQ4、PQ5線圈去電，推進(jìn)氣缸氣路換向，低壓氣體進(jìn)入推進(jìn)氣缸4左氣室推動(dòng)推進(jìn)氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)，推進(jìn)氣缸4復(fù)位。電磁閥PQ1、PQ2線圈去電，氣路換向，壓緊觸頭彈回，氣缸1、2復(fù)位。此時(shí)，一次閃光對(duì)焊焊接過程已完成，所有裝置原位等待，準(zhǔn)備進(jìn)入下一焊接循環(huán)。

1.2 閃光對(duì)焊時(shí)序分析

由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件較多且各部件動(dòng)作存在時(shí)序性，故先做出工藝時(shí)序圖，便于時(shí)序分析。閃光對(duì)焊焊接過程可概括為：預(yù)調(diào)—定位—夾緊—推進(jìn)—焊接—頂鍛—保持—復(fù)位等幾個(gè)階段。如圖2所示為閃光對(duì)焊工藝過程時(shí)序圖。



2 PLC控制過程的實(shí)現(xiàn)

2.1 PLC型號(hào)的選擇

PLC，即可編程控制器是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、焊接等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)閃光對(duì)焊焊接工藝要求及價(jià)格等諸多因素，在此選用了歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM1A系列的PLC，該系列主機(jī)按I/O點(diǎn)數(shù)分為10點(diǎn)、20點(diǎn)、30點(diǎn)和40點(diǎn)四種。實(shí)驗(yàn)中選擇了30點(diǎn)的PLC主機(jī)，電源類型為DC24，晶體管輸出。該種機(jī)型設(shè)有18個(gè)輸入點(diǎn)（00000～00011，00100～00105），12個(gè)輸出點(diǎn)（01000～01007，01100～01003）,其結(jié)構(gòu)緊湊、功能性強(qiáng)，具有很高的性價(jià)比，適合于小規(guī)模控制。[!--empirenews.page--]

2.2 PLC的I/O分配

根據(jù)閃光對(duì)焊工藝要求，占用了PLC的17個(gè)輸入點(diǎn)（00003～00009，00100～ 00107， 及00000和00001兩個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入端） ，7個(gè)輸出點(diǎn)（01000～ 01006），具體I/O分配如下表所示。




2.3 PLC與外圍電路的連接

用可編程控制器（PLC）代替時(shí)間繼電器，實(shí)際上是以“軟”繼電器（編程元件）代替“硬”繼電器（實(shí)際元件）。為實(shí)現(xiàn)此要求，首先應(yīng)對(duì)原控制系統(tǒng)中的控制要求和動(dòng)作過程進(jìn)行分析，在明確劃分控制過程各個(gè)狀態(tài)及其動(dòng)作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)PLC的外圍電路。




如圖3所示為根據(jù)PLCI/O分配表設(shè)計(jì)的PLC外圍電路圖，可以準(zhǔn)確方便地控制閃光對(duì)焊動(dòng)作過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。

3 結(jié)束語

3.1 機(jī)械裝置通過高壓三大件和低壓三大件兩條氣路來控制閃光對(duì)焊的推進(jìn)和頂鍛過程， 既保證了工件推進(jìn)的準(zhǔn)確行程，又滿足了頂鍛階段的高壓要求，為控制閃光對(duì)焊焊接循環(huán)提供了便利條件。整個(gè)過程操作方便，機(jī)械化程度高。

3.2 控制系統(tǒng)不同于以往的繼電器控制，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于閃光對(duì)焊的控制過程中，線路簡(jiǎn)單、使用與維護(hù)方便、控制精度高，既實(shí)現(xiàn)了焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化，又保證了操作過程的靈活性和安全性，在焊接工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。