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plc控制的等离子弧焊机自动控制系统的设计 0 等离子弧焊接控制工艺 lc（commercial）是计算机为核心的集成工业控制，可以使用各种焊接控制，包括带称焊接。PLC作为一种工业控制元件在我国经过了几十年的推广应用, 目前在很多领域发挥着重要作用。 目前国内在生产线和专用设备的控制中, 有很大一部分还采用分立单元控制, 控制电路复杂, 而在国外, 同类设备中计算机的应用非常普遍。等离子弧焊接, 可采用单片机、单片板、可编程控制器和工业控制器等进行控制, 基于以下几个原因, 我们选择PLC作为控制的核心:①PLC成本低;②PLC软件开发环境不断完善, 降低了产品的开发难度;③PLC抗干扰能力强, 使用很方便。 1 自动焊接的控制 我们所设计的等离子弧焊机主要包括焊接电源、焊枪、PLC控制系统、自动焊接工作台行走机构、气路与水路系统等。 等离子弧焊接要求其电源具有下降的外特性; PLC控制系统控制整个焊机的工作顺序, 完成自动焊接;行走机构利用电机带动丝杠副旋转, 丝杠副与焊接小车相连, 当电机旋转时, 小车直线行走, 带动工件移动, 行走控制系统主要采用电机控制;气路提供可调节的离子气和保护气;水路主要提供焊枪的冷却用水, 需要配备可靠的水流开关, 以防止无水或水流量不足时烧坏焊枪。 2 主要组成 等离子弧焊机的主要组成部分间的关系如图1所示。 2.1 非织造布的压铸法 等离子焊枪有两层气体, 即从喷嘴流出的离子气和从保护气罩流出的保护气。等离子焊枪的水冷十分重要, 喷嘴接受到的大量热量必须由冷却水及时带走, 才能保证喷嘴不被烧损。焊机选用Thermal Dynamics公司生产的PWM300等离子弧焊枪, 焊枪采用切向送气方式, 圆柱形压缩孔道。电极材料为铈钨合金, 电极内缩量可以调节。 2.2 等离子弧焊机和tig焊接的电源外特性 等离子弧焊机和TIG焊机虽然是两种焊机, 但它们仍有很多相同之处。例如, 等离子弧焊机和TIG焊机的电源外特性都是下降的。因此, 我们选用马来西亚生产的TG300P型TIG焊机的电源作为等离子弧焊机的电源, 其最大焊接电流为300 A。 2.3 引弧时离子气流的衰减控制 等离子弧焊接中气路系统复杂。等离子弧焊机的供气系统不仅要提供给焊枪离子气和保护气, 有时还要求能给焊接工件的背面提供保护气流。为了保证引弧处焊缝的质量, 引弧时离子气流量要小, 焊接时离子气流量要大, 因此, 离子气也需要分两路分别供给。收弧时, 要对离子气流实现衰减控制。图2为气路工作原理图。由图2可见, DF1和DF2分别控制离子气;DF3控制衰减离子气;DF4控制保护气;DF5控制工件背面的保护气。 2.4 水压开关设置不合理。根据实际用电 等离子枪的水冷是十分重要的, 喷嘴接受到的大量热量必须由冷却水即时带走, 才能保证喷嘴不被烧损。冷却水要有足够的供水压力, 通常在0.196～0.686 MPa (2～7 kg/cm2) 之间, 该压力根据枪体结构及所用功率的不同而改变。为了防止未给水时误通电, 应该设置水压开关, 以保证在没有足够的供水压力时不能接通电路。本系统设置了水压开关, 当供水压力不足时, 水压开关不接通, 焊接电源不能工作。焊接水冷器连接方式如图3所示。 2.5 因素三:变压器+统一电机 小车行走电路原理如图4所示, 它的主要组成及各部分的功能如下: (1) 变压整流系统 该系统由两部分组成, 一部分是变压器, 另一部分是整流模块, 给小车电机供电。 (2) 小车调速系统 该系统根据不同的焊接规范, 调节电枢电流的大小来控制小车速度。 (3) 小车换向系统 该系统控制电机的正反转, 通过继电器的切换来改变电枢电流方向, 从而改变电机转动方向。 2.6 制系统的控制 本系统选择的PLC是日本三菱公司生产的FXON-24。其规格为:输入14点;输出10点。在我们设计的控制系统中, PLC是整个系统的控制核心, 通过输出口配合相应的辅助电路控制焊接电源、小车等一系列动作。控制系统的具体控制要求主要有: (1) 等离子弧焊枪固定于工作台上, 由小车载着工件移动, 可以实现小车电路通断自动控制。 (2) 实现对焊接电源和送气系统的控制, 自动完成提前送气、接通焊接电源、切断电源、停止送气等一系列动作。 (3) 利用接触器切换完成等离子弧引弧及非转移弧与转移弧的切换。如果引弧失败, 系统能暂时停止执行下一步程序, 通过系统自动或人工手动引弧, 直到引弧成功, 才能继续下一个过程。 (4) 可以在焊接前逐个打开气阀试气, 检查气路是否畅通。 (5) 小车撞上行程开关或按下停止按钮后, 先停焊机, 延时送气, 小车行走电机停止转动。 (6) 出现紧急状态时按急停键, 焊接电源和工件行走电机立即停止工作。 3 焊接过程控