可編程控制器(PLC)作為一種新型的控制元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好、功能較完備等特點(diǎn)，尤其抗干擾能力強(qiáng)，可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，提高焊接效率，所以特別適用于工業(yè)控制，已被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

　　車橋是汽車的關(guān)鍵部件之一，受力復(fù)雜。它不但承重和傳力，還承受巨大的動(dòng)載荷和靜載荷所形成的彎矩和扭矩，為此要求車橋有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性。在車橋眾多焊縫中，橋殼與半軸套管的環(huán)縫焊接是關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)接頭形式是將半軸套管一端車一個(gè)臺(tái)階。壓配到已精加工后的橋殼內(nèi)，然后在C02氣體保護(hù)專用設(shè)備上進(jìn)行自動(dòng)焊接[33。基于以上特點(diǎn)，本文以德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7—200型PLC為核心對(duì)車橋環(huán)縫自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

一 PLC控制系統(tǒng)

　　1、控制原理

　　車橋環(huán)焊縫的焊接設(shè)備主要由焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、控制柜和焊槍運(yùn)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)組成。焊機(jī)是KNZ一500型C02氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)為典型的開(kāi)關(guān)量時(shí)序控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各控制按鈕和焊接狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)輸入，按照預(yù)定的邏輯程序進(jìn)行運(yùn)算，輸出完成對(duì)執(zhí)行元件控制。綜合考慮控制功能和I／0點(diǎn)數(shù)，控制系統(tǒng)選用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的s7—200型可編程控制器(PLC)為核心的電氣控制系統(tǒng)。

　　2、自動(dòng)焊接過(guò)程

　　根據(jù)車橋的焊接工藝要求，為實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化過(guò)程的采用了如圖1所示焊接方式，主要由氣缸、電機(jī)、調(diào)速裝置和PLC等元器件組成的系統(tǒng)完成。開(kāi)始焊接生產(chǎn)時(shí)，工件經(jīng)人工放置在工作臺(tái)上，啟動(dòng)自動(dòng)焊接按鈕，升降氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)上升，定位夾緊，工件固定。氣缸驅(qū)動(dòng)焊槍下降，兩把焊槍同時(shí)自動(dòng)施焊，與此同時(shí)焊槍在擺動(dòng)電機(jī)凸輪作用下沿焊縫寬度方向作周期性橫向擺動(dòng)，以保證焊縫質(zhì)量；焊好后，熄弧、焊槍退回，夾緊氣缸放松，工作臺(tái)下降，放下工件，一個(gè)焊接循環(huán)完成。焊接操作過(guò)程中，指示燈可指示出正在施行的操作(PLC機(jī)模擬指示燈)。工件如圖2所示，當(dāng)兩端同時(shí)進(jìn)行環(huán)縫焊接時(shí)，若有一端出現(xiàn)故障時(shí)，另一端可繼續(xù)焊接。由于PLC具有豐富的軟元件(如內(nèi)部計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器，輔助繼電器等)，設(shè)計(jì)了一部分程序設(shè)計(jì)來(lái)屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止一些人為造成的輸出元件的誤動(dòng)作。從而保證了每一環(huán)節(jié)動(dòng)作的可靠性。

圖1焊接示意圖

圖2工件示意圖

　　3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　控制系統(tǒng)分為自動(dòng)和手動(dòng)兩部分，自動(dòng)叉分單、敢槍自動(dòng)，以上環(huán)節(jié)可咀通過(guò)鑰匙開(kāi)關(guān)控制。并且在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)置了急停開(kāi)關(guān)、行程保護(hù)、互鎖保護(hù)等環(huán)節(jié)，確保工作的安全性。本系統(tǒng)選用CPll224型PLC(見(jiàn)圖3)為控制核心，有【4個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，應(yīng)用中擴(kuò)展了個(gè)7輸入、輸出點(diǎn)的擴(kuò)展模塊。PLC各輸八輸出點(diǎn)分配見(jiàn)表1。

圖3 PLC及擴(kuò)展模塊示意圖

　　通過(guò)編制PLC的控制程序流程罔(見(jiàn)圖4)．從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，焊接工藝流程如下：托盤上升一夾緊到位一焊槍落下，自動(dòng)引弧焊接同時(shí)焊槍擺動(dòng)，工件按設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)自動(dòng)填弧坑收弧停止焊接一焊槍上井夾緊松開(kāi)一托盤下降卸下工件， 整個(gè)焊接過(guò)程焊槍相對(duì)工件位置不變，同時(shí)利用各個(gè)不同狀態(tài)的互鎖性，控制不同狀態(tài)的運(yùn)行。手動(dòng)調(diào)整即通過(guò)人工操作控制而扳完成焊槍的上下移動(dòng)、工件的定位和焊接的起停，其工作效率低，工作強(qiáng)度大，可用于特殊情況的加工和設(shè)備檢修。

圖4自動(dòng)程序流程圖

　　橋殼與半軸套管有對(duì)稱的兩個(gè)環(huán)縫．雙槍同時(shí)焊接，但宵時(shí)需單槍焊接．所以設(shè)霞了左、右及雙槍三種模式。單雙槍自動(dòng)焊接的過(guò)程是相同的，在程序設(shè)計(jì)中．將它們都?xì)w為子程序，主程序執(zhí)行到時(shí)將其調(diào)入。其中雙槍自動(dòng)程序，兩槍互不干擾，一槍程序出現(xiàn)故障停止焊接，另一槍不會(huì)退出程序，仍將繼續(xù)完成余下動(dòng)作。

二、焊接結(jié)果

　　在C02氣體保護(hù)焊過(guò)程中，有大量電、磁、弧光和金屬飛濺．這些都有可能對(duì)PLC的正常運(yùn)行造成影響．但經(jīng)實(shí)踐表明PLC運(yùn)行良好，系統(tǒng)適合在這樣的工況條件下運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行表明焊接過(guò)程只需45s左右，而原來(lái)需1min左右，生產(chǎn)效率明顯提高，同時(shí)焊機(jī)的穩(wěn)定性有根太提高，搭接現(xiàn)象

　　可通過(guò)PLC內(nèi)部的計(jì)數(shù)器有效控制，焊縫質(zhì)量很好。圖5是焊機(jī)改進(jìn)后，焊縫示意圖，經(jīng)檢驗(yàn)此焊縫減少了焊接應(yīng)力及變形，焊接件的技術(shù)臺(tái)理，焊接接頭形式、位置和尺寸都能滿足焊接質(zhì)量要求。

圖5 焊縫示意圖 

結(jié)論

　　1、PLC的編程方便、直觀，容易掌握， 掌握后其編程方法也是靈話、可變、多種多樣的．可以使控制系統(tǒng)功能更強(qiáng)，更具“智能”特色。從而進(jìn)一步提高整套焊接設(shè)備的整體性能

　　2、采用PLC控制，其功能強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、運(yùn)行可靠性高、操作調(diào)試簡(jiǎn)便．可以適用于不同系列產(chǎn)品自動(dòng)捍需求；

　　3、該焊機(jī)自動(dòng)化程度高，從裝夾工件、雙端自動(dòng)焊到工件翻轉(zhuǎn)、息弧等一系列工序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。  

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