闪光焊机PLC自动控制系统探讨
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研究与探讨Research & Discussion190 军民两用技术与产品 2018·4（下）引言在冶金冷轧领域中，焊机的作用是将下卷带钢与上卷焊接而实现连续生产，是酸洗、冷轧、镀锌、重卷等生产线的关键设备。目前冷轧板焊机主要有搭接焊机、闪光焊机、激光焊机等几种，其中闪光焊机主要用于热轧板的焊接。由于焊机设备结合了机械、液压、电气及自动化等核心技术，具有很高的设备精度，因此，无论是从设备使用与维护或技术研发角度来看，对于闪光焊机的研究均具有重要意义。文中基于我厂三菱NMW-C1375F型闪光焊机着重分析和叙述了闪光焊机闪光与顶锻、焊接后处理关键工序的PLC自动控制原理。。1 机构组成及功能流程刮闪光焊机由多个机械机构组成，通过自动控制与各机构间的协调动作共同实现焊机的焊接功能。其主要机构包括：主夹具、固定机架、移动机架、圆盘剪、刮削刀、顶锻机构、顶锻锁紧机构、对中机构、月牙剪及冲孔机构等，各机构动作的实现多由液压驱动，设有独立的液压站。其中，对中机构实现带头与带尾的剪切与定位；主夹具压紧带钢，移动机架在顶锻与锁紧机构的作用下向前移动从而实现闪光与顶锻；刮削刀实现焊缝的刮削，保证焊缝表面质量；月牙剪及冲孔机构分别实现切月牙和焊缝位置冲孔功能。各动作均由PLC实现自动控制，其流程图如图1：
图1 NMW-C1375F型闪光焊机功能流程图2 软件实现焊机控制系统编程采用三菱GXDeveloperVer：8软件。其功能主要是控制焊机实现闪光焊接、后期顶锻及焊缝后处理。焊机程序包括主程序、操作程序及中断功能程序（报警中断程序）。其中主程序由参数设定程度、电极伸缩设定程序及各机构动作液压控制程序；操作程序可实现焊接参数于触摸屏上的显示与设置；中断功能程序主要用于闪光和顶锻过程的控制。2.1 闪光与顶锻焊机的闪光与顶锻是整个焊接过程的关键，其液压控制部分由伺服阀组负责，通过比较闪光模式给定信号与顶锻缸位置信号来实现不同阶段的顶锻缸位置控制，闪光后期至顶锻阶段，控制顶锻阀打开，顶锻缸瞬间完成顶锻动作。进而实现焊机闪光顶锻过程控制。由于生产过程原材料规格与材质不同，闪光模式信号能够随着原料设定值的变化而改变，焊接闪光时间及顶锻量由PLC给定。在焊接过程中，为保证闪光过程激烈和稳定，顶锻缸拉动移动机架将带头向前推送，此时若推送速度过快，则会造成焊机“拔停”报警，推送速度过慢，则会造成闪光中断、不稳定。因此移动机架的推进速度必须与带钢的闪光“燃烧”速度相匹配。可见，闪光焊机控制的关键在于控制带头推送速度，即顶锻缸速度，顶锻缸速度的控制是否合理直接影响焊接电流的大小及焊缝的焊接质量。闪光阶段顶锻缸速度控制过程如图2所示：图2 闪光阶段顶锻缸速度控制图顶锻过程在闪光后期，待带钢闪光融化充分后，控制顶锻缸迅速拉进带头，使带头与带尾瞬间挤压在一起，从而将带钢焊接在一起。由于带钢规格的不同，顶锻量、顶锻力也不相同，顶锻量、顶锻力的控制均采用开环控制方式。2.2 焊接后处理焊机完成闪光与顶锻后，焊缝表面会产生大量焊渣，且表面凸起不平整，为保证焊缝表面质量，须由刮削刀来完成对焊缝的刮削。过程包括：刮削深度的自动调整、刮削及回至原始位，均由液压缸驱动。刮削刀在驱动侧和工作侧间的运行由两个三位四通阀分别控制。刮削速度由比例阀控制。移动过程从低速升到高速，当刮削刀即将停止时变为低速。刮削刀主要功能包括外部数据输入（包括水平位置模拟输入和编码器输入）、刮削刀位置设定、刮削刀运行控制和刮削刀自动位置控制四部分。其中刮削刀位置设定部分参数多，参数设置和修改相对复杂。刮削刀位置设定在主程序中完成，也可在触摸屏上修改。刮削刀位置包括上刀位置Tt和下刀位置Tb。由于刮削刀与出口夹具相连，当出口夹具打开或关闭时，刮削刀跟随运动。带钢被夹紧时，上刀零位置以首带钢上表面为基准，下刀零位置以首带钢的下表面为基准。Tt和Tb与上刀刚度补偿值Kt、下刀刚度补偿值Kb、刮削深度极限值r、刮削刀行程B以及带钢厚度差D有关。其中带钢厚度差D为首带钢和尾带钢厚度差的一半，首带钢和尾带钢厚度通过外部检测装置实时获取，其他参数在主程序中设定。设定刮削刀位置时，根据D值和刮削刀实时检测值的比较来自动调整刮削刀的行程。此外，焊接后处理还包括切月牙、焊缝位置冲孔等流程，由于其控制比较简单，故不再陈述。3 总结我厂三菱闪光焊机用在酸轧联机生产线，自投产后十几年来，经过了多次大修，使用至今，带钢焊接质量依然良好、稳定。同时，通过对该型闪光焊机的深入研究，大多备件已实现国产化，为闪光焊机的使用与维护打下了良好基础。参考文献1 梁立中.酸洗生产线中闪光焊机控制系统研究[D].天津：河北工业大学，2008.2 苏冬艳.唐钢冷轧厂一期酸洗线自动控制系统[J].自动化仪表，2006（12）：27-28.摘 要 文中以我厂三菱公司NMW-C1375F型闪光焊机为研究对象，介绍了其机构组成及功能流程，重点阐述了闪光与顶锻、焊接后处理关键工序的自动控制原理。对于设备使用与维护及自动焊接技术研发均具有重要意义。关键词 闪光焊机；顶锻；PLC；
控制文章编号：1009-8119（2018）04（2）-0190-01闪光焊机PLC自动控制系统探讨王 铮 窦志恒（河钢集团审计部驻唐钢审计处工程审计科，唐山 063000）
