基于PLC焊接擺動器控制系統的設計

彭建軍++謝麗君

摘要：隨著焊接工作在各個行業的廣泛使用，在焊接工作中針對于焊接過程之中焊槍擺動的需求，設計了一套基于PLC的焊接擺動器控制系統，其對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焊接擺動器控制系統的組成，進而分析基于PLC焊接擺動器控制系統的工程過程，最后分析具體的基于PLC焊接擺動器控制系統的設計方式。

關鍵詞：PLC 焊接 擺動器 控制系統 設計

中圖分類號：TG435 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0003-01

隨著焊接技術的不斷發展，焊接工作的精細度不斷提高，在焊接工作中對于焊接構建的焊接質量、進度以及速度相應的要求也越來越高，在焊槍的控制中主要是將傳統的純手動控制進化為半自動甚至全自動的控制。

1 基于PLC焊接擺動器控制系統的組成

1.1 執行機構

執行機構的核心部件為型號為55BF009的四項式磁阻式步進電機一臺，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轉化為直線位移或者相應的角位移，簡易而言即給以一個脈沖的信號，電動機就相應的轉動一個核定定角度或者向前一步。步進電動機其可在很大的一個范圍之內依據脈沖頻率的化來進行速度的調節，并且能夠實現快速的啟動、制動和反轉。其在工作中不需要經過變換就可以直接把數字脈沖信號轉換為相應的角度位移，十分適用于PLC的控制。

1.2 顯示及采用機構

顯示以及采購的機構圖如圖1所示。

在其顯示部分充分的使用了PLC的A/D采樣的模板，進而直接實現了5路的采樣，極大對復雜的外界采樣電路給以了簡化，對于系統的存儲大小也給以了降低[2]。

1.3 驅動機構

驅動機構詳情如圖2所示。

其為了達到有效地對四相步進電機的驅動目的，在其PLC輸出端，采用了四條路徑，并且在進行信號處理以及功率放大之后再輸入到步進電機之中。

1.4 控制機構

其控制系統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步進電機進行相關控制信號的發出，并且能夠協助電機進行現實工作的完成。

2 基于PLC焊接擺動器控制系統的工作過程

基于PLC焊接擺動器控制系統的工作過程主要分為五個步驟：（1）在焊槍引弧完成之后，步進電機便開始進行正轉的工作，焊槍向右進行擺動，步進電機的擺動的角度在A/D轉換量進行決定之后，焊槍其能夠到達焊縫的右邊界處。步進電機停止轉動工作，其也由A/D的轉化量對其在右邊界的停留時間給以決定；（2）電機焊槍在右邊界處的停留結束之后，步進電機開始進行反轉作業，焊槍開始向左擺動，步進電機的擺動的角度由A/D轉換量進行決定之后，焊槍其能夠到達焊縫的中心處。步進電機停止轉動工作，其也由A/D的轉化量對其在中心處的停留時間給以決定；（3）焊槍在中心處停留時間結束之后，步進電機將繼續進行反轉作業，焊槍繼續向左擺動，步進電機的擺動的角度由A/D轉換量進行決定之后，焊槍其能夠到達焊縫的左邊界處處。步進電機停止轉動工作，其也由A/D的轉化量對其在左邊界的停留時間給以決定；（4）步進電機在左邊界的停留時間結束之后，便開始進行正轉的工作，焊槍向右進行擺動，步進電機的擺動的角度有A/D轉換量進行決定之后，焊槍其能夠到達焊縫的中心處。步進電機停止轉動工作，其也由A/D的轉化量對其在中心處的停留時間給以決定；（5）焊槍在中心處停留結束之后，便進行1步驟的重復，進而實現循環式的擺動。

3 基于PLC焊接擺動器控制系統的設計

3.1 擺動模式的設計

通過有順序的輸入脈沖來實現步進電機的運作。在基于PLC焊接擺動器控制系統中，其主要設置了2路的脈沖循環的系統，進而實現電機的正轉作業和反轉作業。使用者可以通過輸入相關量來進行不同模式的選擇。

3.2 擺幅以及擺動頻率的設計

系統在其擺幅以及擺動頻率的設計上設計了兩路的A/D采樣來實現極其靈活的擺幅和頻率的控制。其一路是將采樣數據輸入，數據用以改變脈寬，進而改變電機轉速，實現擺動頻率的控制；第二路對每個步驟的脈沖次數給以獲取，進而決定電機的行走距離，從而保障電機焊槍能夠準確的到達邊界處和中心處。在其操作面板上，通過其對應的電位旋鈕操作，便可以實現擺幅以及頻率的控制。

3.3 顯示系統的設計

在該系統的顯示系統設計上，對于電機停留過程的時間以及擺動和頻率的五路進行動態化的掃描顯示，并且五路的數據線給以公用，使用BCD碼進行顯示。依據A/D的變換模塊將每一路的采樣數據經處理之后傳輸至輸出端，分時段將各個路的端口給予打開，進而在顯示端顯示相應的數據。

4 結語

綜上所述，基于PLC焊接擺動器的控制系統其具備眾多的優點，在其使用中對于干擾性的對抗能力很強、人機界面的操作方式也十分簡易同時其定位精度還很高。該設計可在實際生產中廣泛的使用，是一種前景廣泛的控制系統。

參考文獻

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

[2]吳發杰，駱德陽，呂其兵，等.小型移動式鋼軌氣壓焊控制系統改進[J].電焊機，2010，40（1）：90-92.