PLC在閃光對焊中的應用

分類：解決方案日期：2009-06-10 09:31:27 來源：廠商

摘要:本文對閃光對焊的機械機構進行了過程分析，并根據閃光對焊的工藝過程設計了PLC控制時序。采用PLC控制，在硬件的基礎上，通過軟件編程能夠提高控制的靈活性。采用PLC控制能夠保證控制系統運行的穩定性及焊接質量。

關鍵詞:閃光對焊；PLC；機械機構；控制系統

引言

閃光對焊作為一種先進的焊接技術，具有無需添加焊接材料、生產率高、成本低、易于操作等優點。隨著工業技術的不斷發展，焊接的零件截面越來越大，遇到了一些技術問題，如焊接加熱難、生產率低、產品合格率低等。為了解決閃光對焊中存在的這些問題，許多焊接工作者對閃光對焊工藝過程進行了一系列的研究，創建了高效率、低能耗的閃光對焊方法，如脈沖閃光對焊法、程序降低電壓閃光對焊法。控制閃光對焊工藝過程，使之在保證焊接質量的前提下盡可能提高生產率，是我們一直以來追求的目標?？紤]到影響閃光對焊焊接質量的因素，本文利用PLC系統來控制閃光對焊工藝過程，實現了對焊接質量控制的目的，從而提高了閃光對焊的生產率。

1 機械機構及過程分析

1.1 閃光對焊的機械裝置及動作過程

如圖1所示為閃光對焊的機械裝置，其動作過程分析如下：
1.1.1 預調

閃光對焊焊接工藝前期準備工作，即機械機構的調整、焊接參數的選取等。閃光對焊的主要規范參數有：調伸長度、閃光速度、閃光電流密度、頂鍛速度、頂鍛壓力、夾緊力等。
調試完成后，將工件裝卡到工作臺上。

1.1.2 夾緊與定位

按下啟動按鈕，電磁閥PQ1、PQ2、PQ3線圈帶電，壓縮氣體經過三大件流入夾緊氣缸1、2上氣室，壓縮氣體推動活塞桿向下運動壓緊工件1、2，直到壓緊開關閉合為止。
同時從氣泵流出的氣體經三大件進入定位氣缸3的上氣室,推動定位桿向上運動，為工件對準準確定位。定位結束，電圖1 閃光對焊的機械裝置磁閥PQ3線圈去電，定位桿彈回。

1.1.3 焊接

接通焊接開關，保持電磁閥PQ1、PQ2 和PQ4線圈帶電，電磁閥PQ5線圈不帶電，壓力氣體經低壓三大件，進入推進氣缸4右氣室，推動活塞桿、動夾具帶動工件2向工件1運動，直到工件1、2接觸，達到預先設定的位置，推進開關閉合。工件1、2接觸的瞬間，即開始通電加熱。當閃光加熱達到預定溫度時，電磁閥PQ5線圈帶電，壓縮氣體經過高壓三大件推動推進氣缸、動夾具以很大的壓力進行快速頂鍛。隨即切斷焊接電流，并保持一段時間，使接頭冷卻、凝固。焊接時間到，斷開焊接開關，焊接過程結束。

1.1.4 復位

電磁閥PQ4、PQ5線圈去電，推進氣缸氣路換向，低壓氣體進入推進氣缸4左氣室推動推進氣缸帶動工作臺向右運動，推進氣缸4復位。電磁閥PQ1、PQ2線圈去電，氣路換向，壓緊觸頭彈回，氣缸1、2復位。此時，一次閃光對焊焊接過程已完成，所有裝置原位等待，準備進入下一焊接循環。

1.2 閃光對焊時序分析

由于執行機構部件較多且各部件動作存在時序性，故先做出工藝時序圖，便于時序分析。閃光對焊焊接過程可概括為：預調—定位—夾緊—推進—焊接—頂鍛—保持—復位等幾個階段。如圖2所示為閃光對焊工藝過程時序圖。

2 PLC控制過程的實現

2.1 PLC型號的選擇

PLC，即可編程控制器是以自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發展起來的新一代工業控制裝置，目前已廣泛應用于機械、冶金、化工、焊接等各個領域。根據閃光對焊焊接工藝要求及價格等諸多因素，在此選用了歐姆龍公司生產的CPM1A系列的PLC，該系列主機按I/O點數分為10點、20點、30點和40點四種。實驗中選擇了30點的PLC主機，電源類型為DC24，晶體管輸出。該種機型設有18個輸入點（00000～00011，00100～00105），12個輸出點（01000～01007，01100～01003）,其結構緊湊、功能性強，具有很高的性價比，適合于小規?？刂?。

2.2 PLC的I/O分配

根據閃光對焊工藝要求，占用了PLC的17個輸入點（00003～00009，00100～ 00107，及00000和00001兩個高速計數輸入端），7個輸出點（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）代替時間繼電器，實際上是以“軟”繼電器（編程元件）代替“硬”繼電器（實際元件）。為實現此要求，首先應對原控制系統中的控制要求和動作過程進行分析，在明確劃分控制過程各個狀態及其動作特點的基礎上，設計PLC的外圍電路。
如圖3所示為根據PLCI/O分配表設計的PLC外圍電路圖，可以準確方便地控制閃光對焊動作過程，實現自動控制的目的。