PLC在铜铝管对焊机中的应用

PLC在铜铝管对焊机中的应用
插入式铜铝管对焊机是一种专用于铜铝管焊接的焊机。

其原设计电路采用时间继电器控制焊接参数。

由于时间继电器控制精度不够，使用时焊接参数不易保持稳定状态。

经常在连续作业一段时间后，焊接效果改变，需重新调整焊接参数，特别是产品规格改变时，都要试焊大批试件来寻找最佳参数。

这样既增加了调谐时间也浪费了大量铜铝管原材料。

为了改变这种情况，我们在该机的控制电路中引入可编程序控制器进行程序逻辑控制。

从而大大提高了铜铝管对焊机的定时精度和工作可靠性。

使该机增加了技术含量，在国内外同类专用焊机中具有领先地位。

1 系统的总体设计
用可编程序控制器改造传统的继电器控制系统，有两条途径。

一是拘于原来的继电器控制系统的结构来进行PLC的硬软件设计。

在软件设计中，参照原来的继电器控制系统的梯形原理结构来编制PLC的梯形图，并根据继电器控制系统梯形原理图与PLC的梯形图的不同点作出符合规则的PLC梯形图。

另一种是不拘于原来的继电器控制系统的结构，而是从控制系统的要求和内在规则出发，并根据PLC的特征，重新考虑设计思路，确定设计方案，充分发挥PLC的优势进行设计。

本文采用的是后者。

首先，应分析该系统的电气控制要求。

从执行部件的工作状态出发，确定系统在完成一个工作循环中包含几个不同工作状态，继尔确定每个状态的切换信号。

这是用PLC对开关量系统进行设计的最基本、最重要的环节。

按这种思路分析铜铝管对焊机的控制系统，可以确定，这是一个具有五个状态的顺序逻辑控制系统。

这五个状态是：
（1）对电磁阀PQ1单独送电，压缩空气通过PQ1输入两只立式气缸，向下同时分别压紧铜铝管。

同时压缩空气，也输入控制铜铝管间定位片的一只气缸，使铜铝管间原伸出的定位片缩回，铜铝管便可以相对运动，以便焊接了。

（2）对电磁阀PQ1继续送电，保持对铜铝管的铜铝管对焊机原设计电路采用时间继电器控制焊接参数。

由于时间继电器控制精度不够，压紧，同时，对电磁阀PQ1送电，压缩空气通过PQ2输入卧式气缸，使其推动铜管横向插入铝管。

（3）在PQ1,PQ2保持通电的同时，在铜管插使用时焊接参数不易保持稳定状态。

改用可编程序控制器进行逻辑程序控制，大大提高了铜铝管对焊机的定时精度和工作可靠性，使其具有预调谐和预显示功能，增加了该机的技术含量，使其在入铝管的初时主焊接回路接通，铜铝管开始焊接过程。

（4）铜管在向铝管的推进中进行焊接。

推进国内外同类机中具有领先地位。

到位时，焊接电流切断，横向气缸推进停止，但立式气缸仍压紧铜铝管，并保持一段时间。

（5）PQ1,PQ2皆断电，立式、卧式气缸回复原位置，定位气缸重伸出定位
片顶出焊好的铜铝管，同时，下一组铜铝管装夹时用该片定位。

以上五个状态的切换信号分别是：
启动按钮SB1切换状态
状态2的切换信号可以是纵向气缸到位开关，也可以测量或预测状态1的时
间，称时间1.用时间1到信号T1时切换状态2.
铜管插入铝管所需时间称时间2.用时间2到信号T2时切换状态3.
铜管插入铝管到位时用行程开关标定。

行程开关SA换状态4.
状态4是保持时间。

使焊好的铜铝管在夹紧状态下冷却定形。

保持时间到位，信号T3切换状态5.
各状态的切换信号实际是控制过程中对各参量变化的检测信号。

对PLC能够承担的转换切换信号的检测环节设计，称为辅助控制设计。

在PLC控制系统的设计中，必须明确区分主逻辑控制环节和辅助控制环节。

主逻辑控制环节的输入信号(切换信号)有一部分是辅助控制环节的输出信号（检测信号）。

在此基础上才能确定PLC的外部输入信号和外部输出信号。

铜铝管在设计是焊机控制系统中，辅助控制对信号T1,T2,T3的设计。

这3个信号是对时间1、时间2和保持时间的测量结果。

为保持最佳焊参数，要求时间1、时间2和保持时间可以根据情况随时变更。

设计好这几个定时器是保证焊接质量的关键。

在定时器的设计中，主要考虑使用的I/O点数，考虑定时要求及定时时间随时变更的要求。

也考虑了价格因素。

选用的是松下公司的FPI-CI4型可编程序控制器。

CI4有8个输入点，6个输出点。

它还带有一个电位器模拟输入端。

在PLC 内部进行A/P转换，8位转换精度，自动记录转换结果，不占用其它开关输入口。

2 PLC程序设计
程序设计的最主要部分是主逻辑控制环节的设计。

前述各工作状态的切换信号是PLC主逻辑控制环节的输入信号，驱动执行部件的信号是PLC主逻辑控制环节的信号，对于各工作状态是顺序切换的顺序逻辑控制。

如果直接分析输出信号与输入信号的关系，找出它们之间的直接逻辑关系式将是很困难的。

本文采用的方法是，在输入输出间插入反映状态的变量，让状态变量对应输入信号，写出状态方程，让输出信号对应状态变量，写出输出方程。

这样，设计就会具有很强的规律性，状态方程和输出方程列起来相对也容易。

在辅助控制设计中，主要是T1,T2,T3三个定时器的设计。

这里采用导通延时、关断同时定时器的方法，定时器T1是用来测量铜铝管夹紧定位所需时间的，所以它的启动信号应是Q1Q2Q3。

当设定时间到位，T1由0变为1,它把工作状态切换到S2、Q2=1,Q1Q2Q3=0,则定时器T1复位。

T1的工作完成。

同样的分析，我们可以知道定时器T2器的启动信号为Q1Q2Q3,定时器T3的启动信为号Q1Q2Q3.辅助控制的梯形图.
TMR型定时器它的定时精度为0.01s,可以保证焊接时间精度的要求，
SV1SV2,SV3为三个定时器的设定值存储器。

由于这些设定值需根据焊件调整，本文采用PLC的外部模拟电位器经A/D转换输入到SV中。

该设定值的变化范围是0-2.5s.
3 结论
采用上述方案，用可编程序控制器对铜铝管焊接机的有关参数进行逻辑控制以后，使焊机具有了高科技含量。

据有关人士介绍，某厂引进国外同类焊机时，有关操作人员出国培训，回国后对方专家还来现场指导，试焊期一两个月才逐步转入正常生产。

而在生产期间每改变一次产品规格，都要重新试焊。

除了花费高价外汇进口焊机外，调整期间还浪费了大量铜铝管。

本文研制的的焊机，在厂方现场调试。

由于有数字显示，精度保证，不到一天时间，厂方操作人员即可自行调试。

目前，这台设备仍在正常运转。