PLC在龙门埋弧焊中的应用

　　0前言

　　龙门埋弧焊机以其优异的性能，在钢结构、起重设备等的焊接中得到了广泛的应用。目前国内在工业领域广泛应用的龙门埋弧焊成套设备多为模拟控制，将PLC应用于龙门埋弧焊控制系统中，克服了传统分立器件和小型继电器触点容易损坏的缺陷，可以使系统更稳定。对此，设计了一种新型控制电路，对传统继电器的控制系统进行了改进，使龙门埋弧焊成套设备的控制水平有了进一步提高。

　　1硬件系统设计

　　1.1龙门埋弧焊机的结构

　　龙门埋弧焊成套设备主要由焊接电源、龙门架行走机构、送丝机构、配套焊剂回收装置和电气控制箱等组成。焊接电源采用ZX5—1000A直流弧焊电源。龙门架行走机构由行走电机、减速器、离合器、行走轮组成，龙门架的行走采用电机纵向双边减速驱动，变频器控制，无级调速。送丝机构由送丝电机、减速器、送丝轮、压紧轮等组成，用来驱动焊丝的送进与回抽。焊剂回收系统由空压机、吸尘器、吸剂管及管件组成。

　　1.2龙门埋弧焊控制系统的设计原理

　　龙门埋弧焊PLC控制系统电路逻辑功能设计是以PIE为核心，对外围功能控制信号进行检测和信号处理，根据程序要求进行相应驱动。系统原理框图如图1所示。

　　1.3龙门架电机驱动电路

　　龙门架行走的驱动电机采用交流电动机(型号MTPl57MTD97)采用变频器控制调节焊接速度，并采用外引电位器连接，方便操作。操作人员可以通过调节控制面板上的焊接速度电位器，任意选择焊接速度。龙门架的回程速度可以通过PLC设定，确定龙门架回程速度大小，提高工作效率。电路结构如图2所示。

　　1.4送丝电路

　　送丝电机在工作中需要进行送丝和抽丝的快速转换，选用带有励磁的直流电机，通过改变励磁电流方向实现直流电机的正转(送丝)，反转(抽丝)。送丝电机采用调速电路调节电枢电压来实现速度控制，电路组成如图3所示。

　　主电路采用直流斩波式开关电路，由功率场效应管VF4、功率二极管VD2、电容器C2、电阻R15、电流检测电阻R16组成。控制电路使用专用PWM脉宽调制芯片UC3524和其他一些元器件。工作原理为：直流电源Supply加到主电路上，功率场效应管VF4根据控制电路输出脉宽信号进行导通或截止，在电机两端得到频率固定且脉宽可调的脉动直流信号，实现直流电机的调速。电路中由PWM芯片处理给定信号和电机电压反馈信号，进行PI控制调节，再由PWM芯片输出到驱动功率场效应管VF4的PWM驱动信号。调速电路中采用直流电机电动势的电压反馈和电流截止负反馈两种方式。为了更准确地检测直流电机转速，电压反馈信号是在功率场效应管截止时进行采样，此时电压信号是直流电机的电动势，可较准确地反映直流电机转速。同时为使电路更加安全可靠，采用电流截止负反馈方式(CL信号)，确保电路在起动和工作中电枢不会出现过电流。调速电路起动信号由PWM芯片的软起动端(SD)控制，控制较为简单方便。