PLC和變頻調速技術在成套焊接中心的應用

　　1、引言
　　
　　焊接技術的發(fā)展水平是衡量一個國家機械制造和科學技術發(fā)展水平的標志之一。世界現(xiàn)代焊接技術以高效、節(jié)能、優(yōu)質及其工藝過程數(shù)字化、自動化、智能化控制為特征，在國內，無論是從目前焊接設備和材料產量構成比的發(fā)展趨勢，還是從焊接設備和材料的制造技術和發(fā)展方向上看，我國現(xiàn)化焊接技術都已有很大發(fā)展,部分產品技術已達到或接近國外先進水平，特別是成套焊接設備以及規(guī)模生產技術。
　　
　　近幾年來，隨著產業(yè)過程自動化程度的進步，人們對環(huán)保節(jié)能意識的增強，特別是隨著中國加進WTO以后，焊接行業(yè)的競爭更加日趨激烈，并對產品的質量提出更高的要求。促使我國成套、專用焊接設備整體制造能力與水平得以較大進步，為了全面進步產品的焊接質量，確保產品的質量，引進某公司生產的成套焊接設備，不但進步了產品的焊接質量，進步了工作效率，而且還節(jié)約大量的能源，保護工人的身體健康。該設備可廣泛應于鍋爐，壓力容器，石油化工，機械等制造行業(yè)中。該中心結構先進，功能齊全，控制靈活，操縱方便。既可實現(xiàn)全自動焊接，又可實現(xiàn)全自動保護。對進步焊接質量有可靠的保證，是進步焊接質量和實現(xiàn)焊接自動化的理想設備。

　　2、系統(tǒng)的結構組成和主要技術參數(shù)

　　2.1　系統(tǒng)的結構組成

　　ZGBM型自動焊接中心是由YM-350KR2型自動MAG焊機，立柱式操縱機，焊接滾輪架和電氣控制裝置組合而成的，如圖1所示。




圖1　系統(tǒng)結構簡圖

　　2.2　系統(tǒng)的主要參數(shù)

　　2.2.1　YM-350KR2型MAG焊機

　　YM-350型MAG自動焊機由電源YD350KR2、送絲裝置YW-35KB和焊槍構件YT-35組成，具有優(yōu)良的工作性能。它的焊接電源具有收弧電壓電流參數(shù)的設定，能夠適應不同的焊接規(guī)范、焊接位置和焊絲種類的需求;焊機機頭由送絲機構、導電部分、焊機頭、焊絲盤等組成。該機構具有維護簡單、工作可靠、無躁聲、效率高、壽命長等特點。并配合焊架、滾輪架，選取最佳焊接規(guī)范，獲得最佳焊接質量。控制裝置由電控箱和遠控盒兩部分組成。電控箱內有兩個控制板，一個是接觸器控制板，該板由熔斷器、控制變壓器、接觸器、PLC系統(tǒng)及接線端子等組成。該部分主要控制各電機通斷，實現(xiàn)各部分動作;另一塊板，主要由變頻器及其控制元件組成。主要是對大臂電機、滾輪電機進行控制和保護。以上各部分既相互聯(lián)系，可實現(xiàn)自動焊接，又可相互獨立進行單獨操縱。其主要參數(shù)有:
額定焊接電流 350A
電源電壓 ～380V，50Hz
空載電壓 52V
焊接電流調節(jié)范圍 60～350A
焊絲直徑 Φ1.0，1.2 mm ；額定負載持續(xù)率 50％
額定功率 18.1kVA

[$page]　　2.2.2　立柱式焊接操縱機

　　立柱式焊接操縱機由升降機構，橫臂伸縮機構，回轉機構，行走機構及十字微調機構等部分組成。為了確保安全和焊接質量，當橫臂伸縮時，就是在進行行走焊縫焊接時，升降，回轉，行走均被鎖定。此外，升降，行走與回轉之間也是互相鎖定的。大臂升降機構用交流電機驅動，交流電機由變頻器供電，能在較寬的范圍內實行無級調速，以滿足焊機獲得最佳焊接范圍的需要。

　　十字微調機構用來在焊接過程中，隨時調節(jié)焊機頭與焊縫間的相對位置。其ZGBM自動焊接中心的主要參數(shù)如表1所示。

表1　ZGBM自動焊接中心的主要參數(shù)




　　2.2.3　焊接滾輪架

　　焊接滾輪架分為可調式和自調式兩種，每套焊接滾輪架，主動、被動機座各一只。主動輪運轉的兩個蝸輪減速器為同步運轉。減速器由通過調速電機和減速裝置實現(xiàn)電機無調速。每只滾輪外包橡膠層，摩擦系數(shù)大，以確保工件不打滑，運轉平穩(wěn)。其主要參數(shù)如表2所示。

表2　焊接滾輪架主要參數(shù)



　　3、控制系統(tǒng)的設計
　　
　　電控箱面板上有大臂速度指示、滾輪速度指示、電源指示、電源開關按鈕、臺車進退按鈕、立柱回轉按鈕、橫臂升降按鈕及控制大臂的報警和報警消除等。遠控盒面板上有電源指示燈、橫臂升降開關、滾輪正反轉開關、橫臂伸縮開關、十字調節(jié)機構微調、焊啟、焊停按鈕等。
　　
　　通過電控箱和遠控盒，可以對該中心的各個機構進行調試和操縱。既可以近控，又可以遠控，操縱靈活，使用方便。該焊接中心在保證自動焊接的同時，還設計了自動保護系統(tǒng)。正在焊接時，若焊機部分出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)停止工作。若焊架，滾輪架或控制電源出現(xiàn)故障，焊機立即自動停止焊接。能有效地實現(xiàn)自動保護。停止后，保護部分又自動復位，為下一次焊接作好預備，這樣可有效的避免起焊和收焊時產生的弧坑，確保焊縫在連接處的平滑過渡。

[$page]　　3.1　PLC系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要完成橫臂伸縮和滾輪正、反向動作的控制，配合交流變頻器完成“段速/調速”的相關控制功能;若在“調速 ”狀態(tài)下，橫臂或滾輪可以實現(xiàn)無級調速，并且在焊接啟動后，自動啟動橫臂或滾輪的動作，在焊接過程中可根據焊接規(guī)范調節(jié)焊接速度;若需要段速焊接時，只要將開關切換到“段速”狀態(tài)，再在電氣控制柜面板上設定各種段速組合，在打開電源后，設定單元上顯示:該畫面為焊接時的正式畫面，“當前組合”可通過“+”，“-”鍵選擇，對每一種組合，對應兩個值:當前焊點的長度、焊點的間隔，二者均以時間為單位，以滿足不同的焊接速度;右上角的“設定”鍵，用于切換如下畫面:通過該畫面設定焊接所需要的焊縫種類，最大可設100種組合，設定完畢，可進行“長度設定”進進焊點參數(shù)設定畫面:在此畫面上設定各種數(shù)據，留意單位為0.1s，最后按動“顯示”畫面回到正常焊