基于三菱PLC的焊機(jī)控制系統(tǒng)

何文鳳

梅山設(shè)備分公司，江蘇 南京 210039

在現(xiàn)代化的冷軋廠，為了保證連續(xù)化生產(chǎn)，必須將生產(chǎn)線上的前行帶鋼和后行帶鋼焊接起來，作為冷軋各條生產(chǎn)線上的重要單體設(shè)備，冷軋焊機(jī)負(fù)責(zé)實現(xiàn)這一功能。目前在鋼鐵企業(yè)冷軋現(xiàn)場使用的焊機(jī)主要包括激光焊機(jī)和搭接焊機(jī)兩種。本文以TEMIC公司的窄搭接焊機(jī)為研究對象，介紹其主要控制系統(tǒng)。

1 焊機(jī)主要原理和動作過程

窄搭接電阻焊機(jī)的焊接原理是將兩塊帶鋼搭接，通以適當(dāng)電流，在材料自身的電阻、材料間及材料與電極間接觸部分的集中電阻上產(chǎn)生熱量，最終熔化而焊接起來。典型的焊接工藝流程包括：

焊機(jī)準(zhǔn)備（包括帶鋼數(shù)據(jù)傳輸，帶頭定位，由入口夾鉗的中間夾鉗夾緊帶鋼）-機(jī)組入口段停止運行，消除帶鋼張力（由線上完成）-入、出口夾鉗夾緊帶鋼-剪切-抽 尾-對中-搭接-焊接、平整-焊機(jī)復(fù)位-焊接周期完成。

2 控制網(wǎng)絡(luò)

TEMIC窄搭接焊機(jī)使用三菱PLC家族中的高性能Q系列PLC，編程軟件采用GX Developer。系統(tǒng)主站和從站（遠(yuǎn)程輸入輸出設(shè)備、觸摸屏）組成CC-Link現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，通訊模塊使用QJ61BT11；同時系統(tǒng)利用以太網(wǎng)接口模塊QJ71E71接入機(jī)組的工業(yè)以太網(wǎng)。

CC-Link是控制和通信鏈接的縮寫，通過利用專用電纜連接I/O 模塊、智能功能模塊和特殊功能模塊等分布式模塊，連接后這些模塊就可以由PLC控制。作為一種能同時高速處理控制和信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，CC-Link可以提供高效、一體化的工廠和過程自動化控制，滿足工廠自動化系統(tǒng)用戶多樣化的需求；能用于廣泛的多廠商設(shè)備使用環(huán)境，省配線、低成本地構(gòu)筑高性能的網(wǎng)絡(luò)。

3 主要控制回路

搭接焊機(jī)主要控制系統(tǒng)包括順序控制、焊接電流恒定控制以及位置控制三部分。順序控制功能模塊能完成常規(guī)邏輯量控制，實現(xiàn)焊機(jī) PLC與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳送和焊接聯(lián)鎖信號傳輸。本文主要對后兩種控制回路進(jìn)行介紹。

3.1 恒定電流控制

在焊機(jī)中，電流是3個關(guān)鍵元素（電流，傳導(dǎo)時間和壓力）中最為重要的一項。 焊接電流與焊縫質(zhì)量直接相關(guān)，為了提高焊接質(zhì)量，消除交流焊接中由于電流零點造成漏焊的缺陷，采用直流電流焊接。焊機(jī)的直流電源由單相電源提供，通過在焊機(jī)變壓器初級連接可控硅，在次級連接整流器，轉(zhuǎn)換成為低電壓高電流的狀態(tài)。

焊接電流控制系統(tǒng)通過實時監(jiān)測焊接電流波動狀況，并利用負(fù)反饋的閉環(huán)電路來控制可控硅調(diào)壓電路的觸發(fā)脈沖，進(jìn)而控制輸出電壓，最終實現(xiàn)控制恒定的焊接電流目的。焊接電流控制框圖如圖1。

圖1 焊接電流控制框圖

3.2 位置控制

位置控制系統(tǒng)主要包括以下幾部分：

1）重疊量調(diào)整；

2）下電極輪高度調(diào)整；

3）對中系統(tǒng)；

4）焊接小車位置控制：

位置控制系統(tǒng)控制邏輯如下：

（1）如果︳REF-FBK︳＞K1 APC高速

REF＞FBK 高速前進(jìn)

REF＜FBK 高速后退

（2）如果K2＜︳REF-FBK︳＜K1 APC低速

REF＞FBK 低速前進(jìn)

REF＜FBK 低速后退

（3）如果︳REF-FBK︳＜K2 APC結(jié)束

其中 APC：自動位置控制 REF：目標(biāo)位置 FBK：實際檢測位置反饋量 偏差值設(shè)定點：K1，K2 其中K1>K2

4 結(jié)論

作為冷軋生產(chǎn)線上的重要設(shè)備，焊機(jī)的功能精度對機(jī)組生產(chǎn)起著關(guān)鍵作用。作為設(shè)備管理維護(hù)人員，首先必須對焊機(jī)工藝流程熟練掌握；在深入研究和理解控制系統(tǒng)后，要切實做好現(xiàn)場傳感檢測設(shè)備和控制元器件的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，只有這樣才能牢牢把握焊機(jī)運行狀態(tài)，確保焊機(jī)設(shè)備正常穩(wěn)定工作。

[1]三菱PLC Q系列編程手冊.

[2]TEMIC窄搭接焊機(jī)操作手冊.

[3]付作寶.冷軋薄板生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005，6.