基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

彭建軍++謝麗君

摘要：隨著焊接工作在各個(gè)行業(yè)的廣泛使用，在焊接工作中針對(duì)于焊接過(guò)程之中焊槍擺動(dòng)的需求，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)，其對(duì)于焊接工作有著極佳的提升，基于此，文章首先介紹了基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的組成，進(jìn)而分析基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的工程過(guò)程，最后分析具體的基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。

關(guān)鍵詞：PLC 焊接 擺動(dòng)器 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG435 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）11-0003-01

隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接工作的精細(xì)度不斷提高，在焊接工作中對(duì)于焊接構(gòu)建的焊接質(zhì)量、進(jìn)度以及速度相應(yīng)的要求也越來(lái)越高，在焊槍的控制中主要是將傳統(tǒng)的純手動(dòng)控制進(jìn)化為半自動(dòng)甚至全自動(dòng)的控制。

1 基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的組成

1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心部件為型號(hào)為55BF009的四項(xiàng)式磁阻式步進(jìn)電機(jī)一臺(tái)，其核定電流為3A，其步距角為0.9/1.8[1]。其主要功能是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為直線位移或者相應(yīng)的角位移，簡(jiǎn)易而言即給以一個(gè)脈沖的信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)核定定角度或者向前一步。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)其可在很大的一個(gè)范圍之內(nèi)依據(jù)脈沖頻率的化來(lái)進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速的啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。其在工作中不需要經(jīng)過(guò)變換就可以直接把數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角度位移，十分適用于PLC的控制。

1.2 顯示及采用機(jī)構(gòu)

顯示以及采購(gòu)的機(jī)構(gòu)圖如圖1所示。

在其顯示部分充分的使用了PLC的A/D采樣的模板，進(jìn)而直接實(shí)現(xiàn)了5路的采樣，極大對(duì)復(fù)雜的外界采樣電路給以了簡(jiǎn)化，對(duì)于系統(tǒng)的存儲(chǔ)大小也給以了降低[2]。

1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)詳情如圖2所示。

其為了達(dá)到有效地對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)目的，在其PLC輸出端，采用了四條路徑，并且在進(jìn)行信號(hào)處理以及功率放大之后再輸入到步進(jìn)電機(jī)之中。

1.4 控制機(jī)構(gòu)

其控制系統(tǒng)使用的是松下公司為研制的FP0性的PLC為主要的控制核心，在其主要模塊方面的端口上對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相關(guān)控制信號(hào)的發(fā)出，并且能夠協(xié)助電機(jī)進(jìn)行現(xiàn)實(shí)工作的完成。

2 基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的工作過(guò)程

基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的工作過(guò)程主要分為五個(gè)步驟：（1）在焊槍引弧完成之后，步進(jìn)電機(jī)便開(kāi)始進(jìn)行正轉(zhuǎn)的工作，焊槍向右進(jìn)行擺動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的擺動(dòng)的角度在A/D轉(zhuǎn)換量進(jìn)行決定之后，焊槍其能夠到達(dá)焊縫的右邊界處。步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)工作，其也由A/D的轉(zhuǎn)化量對(duì)其在右邊界的停留時(shí)間給以決定；（2）電機(jī)焊槍在右邊界處的停留結(jié)束之后，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始進(jìn)行反轉(zhuǎn)作業(yè)，焊槍開(kāi)始向左擺動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的擺動(dòng)的角度由A/D轉(zhuǎn)換量進(jìn)行決定之后，焊槍其能夠到達(dá)焊縫的中心處。步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)工作，其也由A/D的轉(zhuǎn)化量對(duì)其在中心處的停留時(shí)間給以決定；（3）焊槍在中心處停留時(shí)間結(jié)束之后，步進(jìn)電機(jī)將繼續(xù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)作業(yè)，焊槍繼續(xù)向左擺動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的擺動(dòng)的角度由A/D轉(zhuǎn)換量進(jìn)行決定之后，焊槍其能夠到達(dá)焊縫的左邊界處處。步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)工作，其也由A/D的轉(zhuǎn)化量對(duì)其在左邊界的停留時(shí)間給以決定；（4）步進(jìn)電機(jī)在左邊界的停留時(shí)間結(jié)束之后，便開(kāi)始進(jìn)行正轉(zhuǎn)的工作，焊槍向右進(jìn)行擺動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的擺動(dòng)的角度有A/D轉(zhuǎn)換量進(jìn)行決定之后，焊槍其能夠到達(dá)焊縫的中心處。步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)工作，其也由A/D的轉(zhuǎn)化量對(duì)其在中心處的停留時(shí)間給以決定；（5）焊槍在中心處停留結(jié)束之后，便進(jìn)行1步驟的重復(fù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)式的擺動(dòng)。

3 基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 擺動(dòng)模式的設(shè)計(jì)

通過(guò)有順序的輸入脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)作。在基于PLC焊接擺動(dòng)器控制系統(tǒng)中，其主要設(shè)置了2路的脈沖循環(huán)的系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)作業(yè)和反轉(zhuǎn)作業(yè)。使用者可以通過(guò)輸入相關(guān)量來(lái)進(jìn)行不同模式的選擇。

3.2 擺幅以及擺動(dòng)頻率的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在其擺幅以及擺動(dòng)頻率的設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)了兩路的A/D采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)極其靈活的擺幅和頻率的控制。其一路是將采樣數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)用以改變脈寬，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)頻率的控制；第二路對(duì)每個(gè)步驟的脈沖次數(shù)給以獲取，進(jìn)而決定電機(jī)的行走距離，從而保障電機(jī)焊槍能夠準(zhǔn)確的到達(dá)邊界處和中心處。在其操作面板上，通過(guò)其對(duì)應(yīng)的電位旋鈕操作，便可以實(shí)現(xiàn)擺幅以及頻率的控制。

3.3 顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，對(duì)于電機(jī)停留過(guò)程的時(shí)間以及擺動(dòng)和頻率的五路進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的掃描顯示，并且五路的數(shù)據(jù)線給以公用，使用BCD碼進(jìn)行顯示。依據(jù)A/D的變換模塊將每一路的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)處理之后傳輸至輸出端，分時(shí)段將各個(gè)路的端口給予打開(kāi)，進(jìn)而在顯示端顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于PLC焊接擺動(dòng)器的控制系統(tǒng)其具備眾多的優(yōu)點(diǎn)，在其使用中對(duì)于干擾性的對(duì)抗能力很強(qiáng)、人機(jī)界面的操作方式也十分簡(jiǎn)易同時(shí)其定位精度還很高。該設(shè)計(jì)可在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛的使用，是一種前景廣泛的控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅雨.海底管道鋪設(shè)焊接機(jī)器人系統(tǒng)研究[D].北京化工大學(xué)，2012，21（10）：23.

[2]吳發(fā)杰，駱德陽(yáng)，呂其兵，等.小型移動(dòng)式鋼軌氣壓焊控制系統(tǒng)改進(jìn)[J].電焊機(jī)，2010，40（1）：90-92.