基于三菱PLC的焊機控制系統

何文鳳

梅山設備分公司，江蘇 南京 210039

在現代化的冷軋廠，為了保證連續化生產，必須將生產線上的前行帶鋼和后行帶鋼焊接起來，作為冷軋各條生產線上的重要單體設備，冷軋焊機負責實現這一功能。目前在鋼鐵企業冷軋現場使用的焊機主要包括激光焊機和搭接焊機兩種。本文以TEMIC公司的窄搭接焊機為研究對象，介紹其主要控制系統。

1 焊機主要原理和動作過程

窄搭接電阻焊機的焊接原理是將兩塊帶鋼搭接，通以適當電流，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：

焊機準備（包括帶鋼數據傳輸，帶頭定位，由入口夾鉗的中間夾鉗夾緊帶鋼）-機組入口段停止運行，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-焊機復位-焊接周期完成。

2 控制網絡

TEMIC窄搭接焊機使用三菱PLC家族中的高性能Q系列PLC，編程軟件采用GX Developer。系統主站和從站（遠程輸入輸出設備、觸摸屏）組成CC-Link現場控制網絡，通訊模塊使用QJ61BT11；同時系統利用以太網接口模塊QJ71E71接入機組的工業以太網。

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據的現場網絡系統，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用戶多樣化的需求；能用于廣泛的多廠商設備使用環境，省配線、低成本地構筑高性能的網絡。

3 主要控制回路

搭接焊機主要控制系統包括順序控制、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邏輯量控制，實現焊機 PLC與生產線控制系統之間數據傳送和焊接聯鎖信號傳輸。本文主要對后兩種控制回路進行介紹。

3.1 恒定電流控制

在焊機中，電流是3個關鍵元素（電流，傳導時間和壓力）中最為重要的一項。 焊接電流與焊縫質量直接相關，為了提高焊接質量，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。焊機的直流電源由單相電源提供，通過在焊機變壓器初級連接可控硅，在次級連接整流器，轉換成為低電壓高電流的狀態。

焊接電流控制系統通過實時監測焊接電流波動狀況，并利用負反饋的閉環電路來控制可控硅調壓電路的觸發脈沖，進而控制輸出電壓，最終實現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

位置控制系統主要包括以下幾部分：

1）重疊量調整；

2）下電極輪高度調整；

3）對中系統；

4）焊接小車位置控制：

位置控制系統控制邏輯如下：

（1）如果︳REF-FBK︳＞K1 APC高速

REF＞FBK 高速前進

REF＜FBK 高速后退

（2）如果K2＜︳REF-FBK︳＜K1 APC低速

REF＞FBK 低速前進

REF＜FBK 低速后退

（3）如果︳REF-FBK︳＜K2 APC結束

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

4 結論

作為冷軋生產線上的重要設備，焊機的功能精度對機組生產起著關鍵作用。作為設備管理維護人員，首先必須對焊機工藝流程熟練掌握；在深入研究和理解控制系統后，要切實做好現場傳感檢測設備和控制元器件的日常維護保養工作，只有這樣才能牢牢把握焊機運行狀態，確保焊機設備正常穩定工作。

[1]三菱PLC Q系列編程手冊.

[2]TEMIC窄搭接焊機操作手冊.

[3]付作寶.冷軋薄板生產[M].北京：冶金工業出版社，2005，6.