張禮 羅二欄

摘要：中頻點(diǎn)焊機(jī)由觸摸屏、PLC、各類傳感器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)控制。智能自動(dòng)，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性好。運(yùn)動(dòng)部件采用精密滑軌，確保運(yùn)動(dòng)靈活，定位精準(zhǔn)。在冷軋廠焊卷芯應(yīng)用后，極大的降低了人工，焊接質(zhì)量好，可提高后續(xù)工序的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)焊機(jī)；自動(dòng)控制；優(yōu)化改進(jìn)

一、中頻逆變式點(diǎn)焊機(jī)組成

1、電氣控制系統(tǒng)

電控系統(tǒng)主要由觸摸屏、臺(tái)達(dá)PLC、西門子PLC、伺服控制器、中頻逆變器，中頻焊接變壓器、電極加壓裝置組成。觸摸屏可以完成參數(shù)設(shè)置、原點(diǎn)標(biāo)定、設(shè)備手動(dòng)控制，報(bào)警輸出記錄。臺(tái)達(dá)PLC負(fù)責(zé)設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制，西門子PLC主要負(fù)責(zé)控制中頻變壓器的整流逆變控制。中頻逆變器是本機(jī)電氣部件，將三相50/60Hz的380V交流電輸入轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高電位的直流電源，直流電源連有電容以作濾波，中頻逆變器根據(jù)通過大功率開關(guān)電子元件IGBT和控制輸入的設(shè)置及反饋電流而輸出一個(gè)適量的1KHz PWM方波。再經(jīng)過中頻焊接變壓器輸出低壓進(jìn)行焊接，總體過程是：交流→直流→交流→直流。變壓器過熱保護(hù)且?guī)в泄ぷ鞒Ｓ脜?shù)設(shè)定，控制箱中安裝有逆變器模組，取代可控硅進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換且不會(huì)導(dǎo)致三相不平衡。另外，操作面板有自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)操作功能。

2、氣動(dòng)系統(tǒng)

主要由氣缸、氣缸座、電極推動(dòng)主軸、電極連接座等組成，主要用于電極加壓和鋼卷卷芯支撐防止塌卷。

3、冷卻系統(tǒng)

冷卻水通過部分包括中頻焊接變壓器次級(jí)、逆變器、上下電極座、上下電極握桿及上下電極頭。冷卻水通過Y型水過濾器后，經(jīng)分流器對次級(jí)回路進(jìn)行冷卻。防止長期使用設(shè)備損壞和電極損壞。

二、控制原理

1、整流濾波電路部分是由二極管、電容、電感組成。整流電路就是利用二極管單向?qū)ǖ奶匦詫⒔涣麟娮兂闪嗣}動(dòng)的直流電，經(jīng)過濾波（電解電容組）電路存儲(chǔ)能量并濾除漣波將脈動(dòng)的直流電變成平滑的直流電。其功能是將電網(wǎng)輸入的三相交流電經(jīng)橋式整流和濾波后得到平穩(wěn)的直流電。（如圖1）

2、逆變電路部分該部分是由大功率開關(guān)器件IGBT和變壓器T組成的逆變電路，是將直流電壓逆變成1000HZ的恒流中頻交流電（中頻方波）并由變壓器T輸出。逆變器通常采用電流反饋脈寬調(diào)制（PWM）獲得穩(wěn)定的恒電流輸出。交流電經(jīng)過變壓器T降壓后，變壓器二次輸出的低壓交流電經(jīng)單相全波整流后產(chǎn)生脈動(dòng)很小的直流電用于焊接。（圖1）

三、優(yōu)化改進(jìn)措施

點(diǎn)焊機(jī)在我廠應(yīng)用時(shí)間不長，點(diǎn)焊機(jī)還存在些問題急需解決。安全聯(lián)鎖保護(hù)功能缺失，操作畫面凌亂復(fù)雜，頻繁發(fā)生設(shè)備故障和碰撞事故，無獨(dú)立的冷卻水系統(tǒng)，使用外部循環(huán)水容易堵塞變壓器及電極冷卻管路，造成重大的故障。點(diǎn)焊機(jī)與線上無留有通訊接口，目前只能通過硬線傳輸信號(hào)。點(diǎn)焊機(jī)軟連接銅帶極易被撞變形，端頭也無可靠的防撞檢測，容易對設(shè)備和作業(yè)人員造成傷害。焊接變壓器在封閉的狹小空間內(nèi)，一旦出問題，非常難以檢查處理。坦克鏈內(nèi)部線路經(jīng)常出現(xiàn)問題導(dǎo)致伺服控制異常報(bào)警。

因此重新編寫了安全聯(lián)鎖程序（部分展示，如圖2）

增加維修模式（部分展示，如圖3）

一鍵回原點(diǎn)功能，點(diǎn)焊機(jī)與軋機(jī)步進(jìn)梁的原位的聯(lián)鎖功能。（如圖4，部分展示）

完善點(diǎn)焊機(jī)全自動(dòng)、半自動(dòng)控制功能。重新設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，增加點(diǎn)焊機(jī)工作狀態(tài)運(yùn)行指示。改進(jìn)后點(diǎn)焊機(jī)與步進(jìn)梁聯(lián)鎖功能完善，點(diǎn)焊機(jī)在狀態(tài)異常時(shí)，可以及時(shí)停止報(bào)警，防止發(fā)生碰撞損壞設(shè)備安全的事故，安全可靠。點(diǎn)焊機(jī)觸摸屏界面更加簡潔明了，操作簡單快捷易于操作人員操作和檢修維護(hù)人員處理檢查故障。點(diǎn)焊機(jī)設(shè)備故障時(shí)間降低，提高卷芯焊接率，避免進(jìn)行人工焊接。

四、結(jié)語

雖然還存在不少問題，但點(diǎn)焊機(jī)在冷軋廠的成功應(yīng)用是比較成功的，提高了后續(xù)工序的作業(yè)率，降本增效，同時(shí)也成為了我廠的一個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢婭浪，趙錦成.逆變控制新技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2015.5.

[2]俞國亮.PLC原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.6.1.

[3]謝宗安.自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2001.

[4]李良，侯健.焊機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[C].北京：中國科技財(cái)富，2009.9.

[5]郝彥俠.電焊機(jī)控制電器的安全運(yùn)用及其維護(hù)[C].寧夏：科技展望，2017.27（12）.

作者簡介：

張禮（1993-），男，本科學(xué)歷，助理工程師，主要從事工廠設(shè)備及自動(dòng)化控制.

羅二欄（1992-），男，本科學(xué)歷，助理工程師，主要從事工廠設(shè)備及自動(dòng)化控制.