高壓油管自動焊接機plc控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　高壓油管自動焊接機PLC控制系統(tǒng)設計</p><p>　　摘 要：針對高壓油管自動焊接機的使用需要，應用PLC進行控制系統(tǒng)設計。分析了高壓油管自動焊接機工作原理，確定了系統(tǒng)控制方案，提出一種以PLC為控制核心，結(jié)合氣體保護焊、氣動夾緊機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)焊接機構(gòu)等工藝為支撐的自動焊接機設計方案。設計了PLC自動控制系統(tǒng)的軟、硬件，給出端子分配，并設計出外部接線圖及程序。經(jīng)現(xiàn)場安裝調(diào)試表明，各項功能達到

2、了設計要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高壓油管；焊接；PLC；自動控制 </p><p><b>　　中圖分類號：TB </b></p><p><b>　　文獻標識碼：A </b></p><p>　　文章編號：16723198（2015）19022201 </p><p

3、>　　高壓油管是高壓油路的重要組成部分，對耐壓性、抗疲勞強度，以及密封性都有較高的要求。高壓油管自動焊接機是通過設計合適的自動焊接裝置、配套的焊接工裝，在合理的焊接參數(shù)下，由控制系統(tǒng)控制操縱臺，實現(xiàn)油管的自動焊接。因此，控制系統(tǒng)的好壞對焊接品質(zhì)、焊接效率、縮短操縱臺的生產(chǎn)周期，保證焊接的穩(wěn)定性和一致性等方面起關(guān)鍵性作用。本文研究一種基于PLC的高壓油管自動焊接機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用立式環(huán)焊縫焊機結(jié)構(gòu)，以PLC為控制核心，實現(xiàn)焊接絲

4、和主機的自動控制，通過機械手及固定模具，進行工作的快速裝夾與焊接，采用CO2氣體保護焊接工藝、自動控制焊接速度等，以達到自動、精密、清潔、高效的焊接質(zhì)量要求。 </p><p>　　1 高壓油管自動焊接機工作原理 </p><p>　　高壓油管自動焊接機主要包括CO2氣體保護焊接設備、氣缸、自動送焊接絲設備、旋轉(zhuǎn)焊接機構(gòu)及控制系統(tǒng)及機架等，通過操作面板對焊機的電流、電壓的調(diào)控，進而實現(xiàn)對自

5、動焊接參數(shù)設定，氣缸部分控制機械手的伸縮以夾緊工件，使其固定在模具中，從而滿足焊接零件之間的精確對接與焊接工藝要求。旋轉(zhuǎn)式焊接機構(gòu)為焊接機械的關(guān)鍵部件，有立式和臥式結(jié)構(gòu)之分，本設計采用立式結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)焊接機構(gòu)示意圖如圖1所示。 </p><p>　　圖1 高壓油管自動焊接機旋轉(zhuǎn)焊接機構(gòu)示意圖 </p><p>　　圖1中的旋轉(zhuǎn)焊接機構(gòu)由工作臺及與其相固聯(lián)的立柱與卡盤等部件，通過卡盤固定模具

6、，進而因定焊接件，工作臺下端聯(lián)接直流電機以驅(qū)動轉(zhuǎn)臺，進而帶動焊槍繞卡盤中心旋轉(zhuǎn)，實施勻速焊接，氣缸用于控制進退槍動作。在主軸的轉(zhuǎn)臺內(nèi)側(cè)裝有一接近開關(guān)，可保自焊槍轉(zhuǎn)動一圈后自動停止。焊槍由CO2氣體保護焊接機引出。 </p><p>　　2 系統(tǒng)控制方案分析 </p><p>　　本系統(tǒng)主要控制項目有焊接機的電流、電壓控制、送絲速度控制、焊接速度控制即旋轉(zhuǎn)臺速度控制，工件夾緊氣缸控制和進退槍

7、控制等，還需具有手動與自動控制兩種功能。 </p><p>　　焊接機電源、電壓的調(diào)整通過控制面板設定完成，操縱臺采用直流電機驅(qū)動，電機速度控制通過控制PWM直流調(diào)速電源的輸入量實現(xiàn)。該三項功能由于手動十分困難設定，正常作業(yè)前，根據(jù)工件的情況進行調(diào)整，正常作業(yè)時無需調(diào)整。PLC控制系統(tǒng)部分主要用于實現(xiàn)控制直流電動機的正、反轉(zhuǎn)，氣缸伸、縮以控制進、退槍，點焊控制，起停，實現(xiàn)手動與自動功能等。 </p>

8、<p>　　3 基于PLC的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　3.1 PLC電氣控制原理圖設計 </p><p>　　由上述分析知，系統(tǒng)具有基于PLC的手動與自動控制性能。因此，通過PLC可實現(xiàn)系統(tǒng)焊接工作模式設置、控制系統(tǒng)的各種功能，從而實現(xiàn)對焊接機進行上述的控制。結(jié)合集成部件中的設定電流電壓及電機速度，可以得出，本設計中至少需要10輸入點和7個輸出點，如果將所有信號均通過

9、PLC控制，這時不僅開關(guān)IO的端子數(shù)有所增加，還需增加三個通道的模擬輸入輸出模塊，目前可采用最為適用的方法進行端子分配與設計。 </p><p>　　結(jié)合現(xiàn)有情況，系統(tǒng)選用PLC的型號為：FX2N-32MR。PLC電源電壓為AC220V。信號輸入均為開關(guān)量，采用內(nèi)部提供的DC24V電源。系統(tǒng)中的輸出端子直接控制繼電器線圈，選用繼電器線圈額定電壓為DC24V，且由外電源對輸出端供電。I/O的端子及地址分配表如表1所

10、示。 </p><p>　　在控制電路的設計中，根據(jù)端子分配表中對應關(guān)系進行電路設計，對于正常工作時不動作的輸入信號，輸入端子盡量用常開觸點接入，以實現(xiàn)編程時內(nèi)部觸點狀態(tài)與外部保持一致，且可以達到減小輸入端子通電時間的效果，本設計中，SB7分別指示手動和自動，使用拔鈕開關(guān)或帶自鎖的按鈕開關(guān)，由于焊接過程到 </p><p>　　達撻接處時，還需要焊槍運行一適當?shù)木嚯x，從而使接頭充分對接，這

11、就需要在旋轉(zhuǎn)支架到達傳感器時還需要有一定的延時，且這一延時時間隨加工工件的大小而異，需要便于調(diào)整，而使用PLC中的定時器不便調(diào)整，這里使用一個獨立的時間繼電器完成此項功能。為了避免正反轉(zhuǎn)，進退槍同時動作，除梯形圖互鎖外，還需要電氣互鎖，且體電路如圖2所示。 </p><p>　　圖2 PLC控制電路的電氣接線圖 </p><p>　　3.2 PLC程序設計 </p><

12、p>　　本系統(tǒng)中，由PLC控制部分的主要功能有進退槍、正反轉(zhuǎn)，且可點動控制，點焊功能在點動正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機的控制；手動控制為手點情況下：在點動正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機與電機的控制；自動狀態(tài)下：如果在起動工作過程中，只能由停止按鈕或急停按鈕使其停止，其他按鈕不起作用，可調(diào)速和調(diào)電流電壓如在停機狀態(tài)，可以對任何按鈕進行操作。經(jīng)過上述分析，可應用經(jīng)驗設計法完成PLC梯形圖設計，并在脫機狀態(tài)進行調(diào)試，合格后進行現(xiàn)場調(diào)試。 </p&g

13、t;<p><b>　　4 現(xiàn)場調(diào)試 </b></p><p>　　在高壓油管自動焊接機安裝完成后，首先檢查自動送絲機、氣缸、電動機、面板、焊接旋轉(zhuǎn)支架等是否連接正確。具體調(diào)試步驟：（1）按下夾緊按鈕，觀察夾緊氣缸能否夾按照給定的速度進行伸縮，夾緊機構(gòu)可否靈活調(diào)節(jié)，如將工件一起夾緊，觀察能否與卡盤上的模具中的接頭工件緊密配合；（2）按下電機啟動按鈕，觀察電機能否帶動齒輪進行正傳

14、、反轉(zhuǎn)以及停止；（3）觀察能否通過PWM調(diào)速電源來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動速度；（4）按下面板中的進槍按鈕，進行焊接，觀察電流、電壓大小是否符合焊接的速度要求；（5）觀察自動送絲機是否正常送絲且送絲速度正常；（6）在氣體保護焊設備下觀察焊接時是否存在焊絲飛濺的問題；（7）按下急停按鈕，觀察能否斷電停止，焊接工件能否保持停電前的狀態(tài)；（8）焊接完成后觀察焊口是否平滑且無缺口。 </p><p>　　在確認硬件安裝連接無誤后，檢查P

15、LC編程，嚴格按PLC端子分配表與接線原理圖裝接主電路與控制電路。應用GX Developer8.34L-C三菱編程軟件，打開工程，并在STOP狀態(tài)接通PLC電源，將梯形圖寫入PLC中，如果計算機與PLC保持連接狀態(tài)，此時將程序顯示窗口置監(jiān)控狀態(tài)。按照被控設備的動作要求利用按鈕開關(guān)進行調(diào)試，修改程序直到達到設計要求。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p>&

16、lt;p>　　本文對基于PLC的高壓油管自動焊接機的控制系統(tǒng)進行了分析與設計，具體分析了高壓油管自動焊接機的工作要求，確定了以高壓油管和接頭、氣體保護焊和自動焊接機的設計方案，著重設計了PLC自動控制系統(tǒng)的軟、硬件，給出端子分配，并設計出外部接線圖及程序。經(jīng)現(xiàn)場安裝調(diào)試表明，本文提出的設計方案可以滿足生產(chǎn)要求，并能提高生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，并有一定的靈活性和適應性。 </p><p><b>　

17、　參考文獻 </b></p><p>　　[1]畢宗岳.連續(xù)油管及其應用技術(shù)進展[J].焊管，2012，（09）：512. </p><p>　　[2]田恒，王海天，鄭亞楠.淺談自動焊接在機械焊接中的應用[J].科技與企業(yè)，2015，（04）：203. </p><p>　　[3]丁武釗.基于PLC的組合機床控制理論研究[D].西安：長安大學，2012.