廖廣益

摘要：基于PLC控制程序，該文針對(duì)雙工位自動(dòng)式焊接設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略，從整體設(shè)置、系統(tǒng)控制規(guī)劃、PLC控制程序設(shè)置這三個(gè)方面展開探究分析，以期能夠?yàn)殚_展雙工位自動(dòng)焊接設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，提供參考性建議。

關(guān)鍵詞：雙工位;自動(dòng)焊接設(shè)備;控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）20-0153-02

本文針對(duì)雙工位自動(dòng)焊接設(shè)備控制系統(tǒng)展開研究分析，從中總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與方法。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過(guò)程中，通過(guò)采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方式，能夠提高自動(dòng)焊接設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高焊接生產(chǎn)的安全性，確保焊接質(zhì)量。因而針對(duì)自動(dòng)焊接機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略進(jìn)行探究分析，有著極大的必要性與現(xiàn)實(shí)意義。

1 整體設(shè)置

根據(jù)該公司需求所設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)焊接機(jī)設(shè)備，其硬件主要由以下部分組成，分別是：焊接操作機(jī)、焊臂、焊槍、控制箱、供絲機(jī)、焊機(jī)、控制面板以及雙工位變位機(jī)。相關(guān)工作人員通過(guò)中央控制器進(jìn)行管理，軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述硬件的統(tǒng)一式管控，確保管和法蘭之間的全自動(dòng)焊接效果。

通常情況下，雙工位自動(dòng)式焊接機(jī)主要具備以下兩種功能，一種是全自動(dòng)有效定位焊槍;另一種是利用雙變位機(jī)，自動(dòng)有效定位需要焊接的多個(gè)法蘭管之間的連續(xù)式焊接。該設(shè)備主要采取連續(xù)焊接方法，通過(guò)雙變位機(jī)來(lái)輪流定位工件。在工作模式方面主要包括三種，分別是自動(dòng)焊接、手動(dòng)焊接以及單循環(huán)焊接方式。

根據(jù)自動(dòng)焊接設(shè)備的功能要求，其控制系統(tǒng)功能在于運(yùn)用PLC軟件技術(shù)，來(lái)對(duì)各步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等實(shí)施啟停、位置管控等操作，人機(jī)界面則用來(lái)進(jìn)行指令發(fā)送、監(jiān)測(cè)硬件狀態(tài)[1]。

2 系統(tǒng)控制規(guī)劃

2.1 硬件類型、系統(tǒng)功用設(shè)置

按照該自動(dòng)焊接設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)情況、可靠性規(guī)定，再針對(duì)現(xiàn)階段的PLC類型進(jìn)行比較，相關(guān)技術(shù)操作人員需要使用合適的PLC型號(hào)，要保證該P(yáng)LC型號(hào)當(dāng)中擁有RS-232與RS-485兩種類型的通訊口;并搭配相關(guān)人機(jī)界面，以及定位模塊、模擬混合輸入輸出模塊、輸入點(diǎn)拓展模塊共同進(jìn)行操作運(yùn)行。

按照該自動(dòng)式焊接機(jī)的功能需要，在移動(dòng)定位焊槍的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)借助X、Y、Z三軸傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)共同實(shí)施準(zhǔn)確控制。第一步焊臂需要采取伸縮結(jié)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)用交流伺服電機(jī)閉環(huán)操控的形式來(lái)確?？刂凭?，以此提升焊接操作的通用性與速度。其次，在微調(diào)焊槍角度時(shí)應(yīng)當(dāng)保證精確程度，同樣需要通過(guò)伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)處理;在此當(dāng)中雙變位機(jī)需要在X軸上進(jìn)行左右移動(dòng)，通過(guò)變位機(jī)翻轉(zhuǎn)來(lái)控制好焊接角度。接下來(lái)，在開展焊槍定位作業(yè)期間，應(yīng)當(dāng)針對(duì)焊接操作設(shè)備與焊臂，分別開展上下90cm、前后60cm的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn);在此期間并不需要保持太高的精度，因此只需要使用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制即可[2]。

2.2 整體操控設(shè)計(jì)

通過(guò)研究分析該自動(dòng)式焊接機(jī)控制系統(tǒng)可知，其組成部分主要包括以下四種，分別是PLC軟件、觸摸屏、伺服系統(tǒng)以及步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，據(jù)此確保整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在此當(dāng)中觸摸屏可作為系統(tǒng)內(nèi)的顯示單元、輸入單元，可以有效顯示出當(dāng)下和以往的故障預(yù)警信息。而PIC則是該系統(tǒng)中的控制中心，其運(yùn)行原理主要是通過(guò)觸摸屏部分來(lái)獲取工作形式、型號(hào)的選擇等指示，接下來(lái)依靠運(yùn)算分析把指令傳送到各個(gè)控制單元內(nèi)。除了四大主要部分與功能模塊之外，為了確保焊接工作常規(guī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，還要注重保證外圍設(shè)備和相關(guān)部件可以同時(shí)運(yùn)行，比如其中的繼電器裝置、蜂鳴器設(shè)備、三色指示燈、電源開關(guān)和位移傳感器。

在該控制系統(tǒng)當(dāng)中DI端口主要用于輸入操作機(jī)、焊臂、焊槍和變動(dòng)機(jī)動(dòng)作等相關(guān)數(shù)據(jù)，用于輸入系統(tǒng)極限位置限位開關(guān)信息;而AI端口則用于輸入焊機(jī)設(shè)備電位器的電壓值、走絲機(jī)電位器電壓值;AO端口用于管控自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出、走絲機(jī)自動(dòng)調(diào)劑輸出信息;DO端口用于管控操作設(shè)備的前后位移距離、焊臂上下位移距離、焊臂擺動(dòng)距離、變位機(jī)自轉(zhuǎn)頻率等數(shù)據(jù)。

除此之外，在該系統(tǒng)的人機(jī)信息交流方面，需要實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面按照所完成的指示實(shí)施傳輸，并根據(jù)設(shè)備的具體運(yùn)行情況實(shí)施監(jiān)控。在此當(dāng)中要注重運(yùn)用與之相應(yīng)合適的PLC型號(hào)以及RS-232通訊口，采取串行通信方式進(jìn)行連接，注重選擇COM2通訊端口;將PLC和觸摸屏的通訊速率全部設(shè)定為9600B，并將數(shù)據(jù)位設(shè)定為7Bit/s，停止位設(shè)定為1Bit/s。

2.3 位置管控分析運(yùn)算

控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)部分在于準(zhǔn)確定位焊槍位置，在PU單軸定位模塊當(dāng)中能夠有效控制伺服電機(jī)，使變位機(jī)能夠在X軸方向進(jìn)行左右位移。而在臺(tái)達(dá)PU單軸定位模塊內(nèi)，最大程度上能夠達(dá)到180KPPS的脈沖輸送速率，其中擁有6種行程操控方式，每1個(gè)PU單軸模塊能夠控制1軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。除此之外，該模塊能夠按照操作人員輸入系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)、所需動(dòng)作的速度及其位置，在收到脈沖指令之后，將其傳送至伺服驅(qū)動(dòng)器裝置內(nèi);接下來(lái)便可以依靠驅(qū)動(dòng)器來(lái)繼續(xù)操控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而直達(dá)指定位置。其設(shè)備參數(shù)計(jì)算公式如下：

[Δl=ΔsPf=PB×1/nPf]

在該公式當(dāng)中，△l表示每座反饋脈沖工作臺(tái)的移動(dòng)長(zhǎng)度，△s表示電機(jī)轉(zhuǎn)1圈時(shí)工作臺(tái)的移動(dòng)長(zhǎng)度，Pf表示反饋脈沖，PB表示螺桿的螺距長(zhǎng)度，1/n表示減速比例。

在計(jì)算出設(shè)備參數(shù)結(jié)果之后，該模塊可以借助設(shè)備參數(shù)、速度參數(shù)以及距離參數(shù)，從而運(yùn)算出所需脈沖指示的數(shù)量及頻率。

表示其單位的方式可分為兩種，在該系統(tǒng)當(dāng)中需要將距離作為表示單位，其運(yùn)算公式為：

[A=LΔs/f0=L×f0Δs=L×PfΔs×1電子齒輪比]

在該公式當(dāng)中，A表示移動(dòng)距離L所需的脈沖數(shù)，單位為P/s，L表示變位機(jī)左右移動(dòng)的長(zhǎng)度。

3 PLC控制程序設(shè)置