基于plc的焊接线自动剪切控制系统设计
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２０１９年 １１月 第 ３４卷第 ６期
西安石油大学学报（自然科学版） ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ′ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３０６４Ｘ．２０１９．０６．０１８ 文章编号：１６７３０６４Ｘ（２０１９）０６０１０３０５
１ 控制要求
（４）确保 高 效 的 加 工 效 率 和 质 量：可 焊 接 最 大 钢筋钢带长度为 ５５００ｍｍ，钢筋钢带短钢筋长度 ５０～８０ｍｍ，可焊钢筋直径 １０～１６ｍｍ。生产效率 目标：长度 ＜３ｍ钢筋钢带 ６０～７０根 ／ｈ，长度 ＞３ｍ 钢筋钢带 ５０～６０根 ／ｈ。采用直回路焊接方式，以保 障焊接点的稳定性及焊接抗剪标准满足钢筋屈服力 的 ０．３倍 以 上；焊 接 完 成 后 钢 带 直 线 度 误 差 ≤ ２ ｍｍ／ｍ，平面平整度误差≤２ｍｍ／ｍ。
（５）具有 ２种运行模式：手动剪切模式和自动 剪切模式［２］。手动剪切模式下，各工位可以独立手 动就近操作，也可用于调试时对各个剪切参数的确 定；自动剪切模式可以使钢筋的调直、上料剪切和落 料工序全部实现自动化［２］。
中图分类号：ＴＧ４０９ 文献标识码：Ａ
Ｎｏｖ．２０１９ Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６
基于 ＰＬＣ的焊接线自动剪切控制系统设计
周好斌，付新宇，刘嘉琪，单 航
（西安石油大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 ７１００６５）
摘要：设计了一种基于可编程控制器（ＰＬＣ）的钢筋钢带焊接线自适应自动剪切控制系统，旨在保证自动剪切 过程的精确性和稳定性。分析了钢筋钢带焊接线的整体结构方案，对剪切装置的结构进行了详细说明，根据 生产线的控制要求，给出了系统的控制方案，并详细阐述了变频器、触摸屏以及 ＰＬＣ的硬件选型。该系统通 过送料缓存装置，解决了生产线钢带调直系统连续送料与自动焊接系统间断工作之间的矛盾，使用可编程控 制器（ＰＬＣ）自适应控制实现了生产线的连续自动运行。焊接点的稳定性及抗剪性能满足技术要求，生产效 率高。 关键词：钢筋钢带焊接线；自动剪切；ＰＬＣ；控制系统
而 成，主要用 于 锚 杆 支 护 煤 巷 掘 进 以 及 隧 道 加 固 等。 目前，它的市场需求量很大，各矿井所需各类规格型 号的钢筋钢带全部由人工焊接生产，生产效率较低。 钢筋钢带由 ２个并列的梁（长钢筋）和连接 ２个梁 的若干个筋组构成，筋组长度约 １３０ｍｍ，钢筋钢带 长度由实际的顶宽决定，一般在 ３０００～４０００ｍｍ 之间。
周好斌，付新宇，刘嘉琪，等．基于 ＰＬＣ的焊接线自动剪切控制系统设计［Ｊ］．西安石油大学学报（自然科学版），２０１９，３４（６）： １０３１０７． ＺＨＯＵＨａｏｂｉｎ，ＦＵＸｉｎｙｕ，ＬＩＵＪｉａｑｉ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｕｔｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｂａｓｅｄｏｎＰＬＣ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ＇ａｎ ＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，３４（６）：１０３１０７．
ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｕｔｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒＷｅｌｄｉｎｇＬｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ
ＺＨＯＵＨａｏｂｉｎ，ＦＵＸｉｎｙｕ，ＬＩＵＪｉａｑｉ，ＳＨＡＮＨａｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６５，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｄａｐｔｉｖｅａｕｔｏｍａｔｉｃｓｈｅａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎＰＬＣｆｏｒｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ ｔｈｅｓｈｅａｒｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃ ｔｉｏｎｌｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎａｎｄＰＬＣｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｏｌｖｅｓｔｈｅｃｏｎ ｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｅｅｄｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｗｏｒｋｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｗｅｌｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｂｕｆｆｅｒｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｕｔｏｍａｔｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆ ＰＬＣ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｈｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｏｉｎｔｍｅｅｔｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｈｉｇｈ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｓｈｅａｒｉｎｇ；ＰＬＣ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
收稿日期：２０１８０９３０ 基金项目：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司科技创新项目（ＨＴ（２０１７）４３６０） 作者简介：周好斌（１９６５），男，博士，教授，研究方向：材料焊接工艺及设备、材料成型加工设备的自动化控制技术。
Ｅｍａｉｌ：Ｈｂｚｈｏｕ＠ｘｓｙｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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西安石油大学学报（自然科学版）
西安石油大学学报（自然科学版） ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ′ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３０６４Ｘ．２０１９．０６．０１８ 文章编号：１６７３０６４Ｘ（２０１９）０６０１０３０５
１ 控制要求
（４）确保 高 效 的 加 工 效 率 和 质 量：可 焊 接 最 大 钢筋钢带长度为 ５５００ｍｍ，钢筋钢带短钢筋长度 ５０～８０ｍｍ，可焊钢筋直径 １０～１６ｍｍ。生产效率 目标：长度 ＜３ｍ钢筋钢带 ６０～７０根 ／ｈ，长度 ＞３ｍ 钢筋钢带 ５０～６０根 ／ｈ。采用直回路焊接方式，以保 障焊接点的稳定性及焊接抗剪标准满足钢筋屈服力 的 ０．３倍 以 上；焊 接 完 成 后 钢 带 直 线 度 误 差 ≤ ２ ｍｍ／ｍ，平面平整度误差≤２ｍｍ／ｍ。
（５）具有 ２种运行模式：手动剪切模式和自动 剪切模式［２］。手动剪切模式下，各工位可以独立手 动就近操作，也可用于调试时对各个剪切参数的确 定；自动剪切模式可以使钢筋的调直、上料剪切和落 料工序全部实现自动化［２］。
中图分类号：ＴＧ４０９ 文献标识码：Ａ
Ｎｏｖ．２０１９ Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６
基于 ＰＬＣ的焊接线自动剪切控制系统设计
周好斌，付新宇，刘嘉琪，单 航
（西安石油大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 ７１００６５）
摘要：设计了一种基于可编程控制器（ＰＬＣ）的钢筋钢带焊接线自适应自动剪切控制系统，旨在保证自动剪切 过程的精确性和稳定性。分析了钢筋钢带焊接线的整体结构方案，对剪切装置的结构进行了详细说明，根据 生产线的控制要求，给出了系统的控制方案，并详细阐述了变频器、触摸屏以及 ＰＬＣ的硬件选型。该系统通 过送料缓存装置，解决了生产线钢带调直系统连续送料与自动焊接系统间断工作之间的矛盾，使用可编程控 制器（ＰＬＣ）自适应控制实现了生产线的连续自动运行。焊接点的稳定性及抗剪性能满足技术要求，生产效 率高。 关键词：钢筋钢带焊接线；自动剪切；ＰＬＣ；控制系统
而 成，主要用 于 锚 杆 支 护 煤 巷 掘 进 以 及 隧 道 加 固 等。 目前，它的市场需求量很大，各矿井所需各类规格型 号的钢筋钢带全部由人工焊接生产，生产效率较低。 钢筋钢带由 ２个并列的梁（长钢筋）和连接 ２个梁 的若干个筋组构成，筋组长度约 １３０ｍｍ，钢筋钢带 长度由实际的顶宽决定，一般在 ３０００～４０００ｍｍ 之间。
周好斌，付新宇，刘嘉琪，等．基于 ＰＬＣ的焊接线自动剪切控制系统设计［Ｊ］．西安石油大学学报（自然科学版），２０１９，３４（６）： １０３１０７． ＺＨＯＵＨａｏｂｉｎ，ＦＵＸｉｎｙｕ，ＬＩＵＪｉａｑｉ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｕｔｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｂａｓｅｄｏｎＰＬＣ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ＇ａｎ ＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，３４（６）：１０３１０７．
ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｕｔｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒＷｅｌｄｉｎｇＬｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ
ＺＨＯＵＨａｏｂｉｎ，ＦＵＸｉｎｙｕ，ＬＩＵＪｉａｑｉ，ＳＨＡＮＨａｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６５，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｄａｐｔｉｖｅａｕｔｏｍａｔｉｃｓｈｅａｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎＰＬＣｆｏｒｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ ｔｈｅｓｈｅａｒｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃ ｔｉｏｎｌｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎａｎｄＰＬＣｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｏｌｖｅｓｔｈｅｃｏｎ ｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｅｅｄｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｗｏｒｋｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｗｅｌｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｂｕｆｆｅｒｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｕｔｏｍａｔｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆ ＰＬＣ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｈｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｏｉｎｔｍｅｅｔｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｈｉｇｈ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｓｈｅａｒｉｎｇ；ＰＬＣ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
收稿日期：２０１８０９３０ 基金项目：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司科技创新项目（ＨＴ（２０１７）４３６０） 作者简介：周好斌（１９６５），男，博士，教授，研究方向：材料焊接工艺及设备、材料成型加工设备的自动化控制技术。
Ｅｍａｉｌ：Ｈｂｚｈｏｕ＠ｘｓｙｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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西安石油大学学报（自然科学版）