CN102069264A

CN102069264A - 数字弧压调节器

Info

Publication number: CN102069264A
Application number: CN 201010590549
Authority: CN
Inventors: 邱述林; 郑谦; 梁君; 贾斌刚; 陈明东; 宋冬梅
Original assignee: DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Current assignee: DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2010-12-11
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明提供了一种数字弧压调节器，所述数字弧压调节器是PLC调节闭环系统，包括电压传感器、PLC和焊枪执行机构；其中：电压传感器采集焊枪工作端与工件表面的弧压，将反馈值输出到PLC输入端；PLC将电压传感器测得的反馈值与设定值进行比较，输出控制信号到焊枪执行机构；焊枪执行机构的活动端连接焊枪，通过控制信号，调节焊枪工作端与工件表面的距离。本发明可以大量运用在氩弧堆焊、等离子喷焊中，操作方便，灵敏性高，非常可靠，满足工艺要求；由于PLC采用循环扫描方式，输入输出端口采用光电隔离，抗干扰能力非常强；PLC编程方法符合电气技术人员，非常方便。

Description

数字弧压调节器

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体是一种焊接时，焊枪与工件之间弧压的闭环调节器。

背景技术

在自动焊接过程中，譬如氩弧焊、等离子喷焊，由于工件表面凸凹不平或搭接时，造成弧压波动，影响焊缝宽度，为了控制焊缝质量，需控制电弧电压，传统方法使用模拟电路或数字电路作弧压调节器，控制精度差，反应时间长，可靠性低。

也有采用单片机作控制器，开发周期长，维护困难，在焊接的工作环境中，电磁干扰非常大，经常造成飞车。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种焊接时，焊枪与工件之间弧压的闭环调节器。

本发明所采用的技术方案是：

一种数字弧压调节器，所述数字弧压调节器是PLC调节闭环系统，包括电压传感器、PLC和焊枪执行机构；其中：

电压传感器采集焊枪与工件之间的弧压，将反馈值输出到PLC输入端；

PLC将反馈值与设定值进行比较，输出控制信号到焊枪执行机构；

焊枪执行机构的活动端连接焊枪，通过控制信号，调节焊枪工作端与工件表面的距离。

所述电压传感器的输出端连接有滤波器和A/D转换装置，滤波器将测得的弧压信号转换成光滑的直流信号，A/D转换装置将模拟电压值转换为反馈数字量。

所述PLC采用PID运算规律，运算结果作绝对值处理，输出的控制信号是连续的脉冲频率。

所述焊枪执行机构包括依次连接的驱动器、步进电机、联轴器、滚珠丝杠及其滚珠螺母和拖板，焊枪设置在拖板上，焊枪执行机构上设置有平行于滚珠丝杠的线性导轨，线性导轨引导拖板直线运动。

所述数字弧压调节器的工作开关设置在焊枪的工作电缆上，工作开关具有电流检测端，当工作开关检测到焊枪的工作电缆内的电流时，工作开关闭合。

所述工作开关中设置有磁环和干簧管，干簧管设置在磁环中、与焊接电缆垂直。

所述数字弧压调节器还具有连接PLC的用户输入端，用于设定弧压的设定值和开关量。

本发明所产生的有益效果是：

本发明的数字弧压调节器可以大量运用在氩弧堆焊、等离子喷焊中，操作方便，灵敏性高，非常可靠，满足工艺要求。由于PLC采用循环扫描方式，输入输出端口采用光电隔离，抗干扰能力非常强。PLC编程方法符合电气技术人员，非常方便。所以现在研制数字弧压调节器控制弧压。

附图说明

图1是数字弧压调节器的信号传递示意图；

图2是数字弧压调节器的闭环控制系统方框图；

图3是数字弧压调节器的电气原理图；

图4是数字弧压调节器执行机构的主视示意图；

图5是数字弧压调节器执行机构的侧视示意图；

图6是数字弧压调节器的工作开关的结构示意图。

图中标号表示：

1-步进电机，2-联轴器，3-机架，4-滚珠丝杠，5-滚珠螺母，6-导轨，7-端盖，8-轴承，9-压盖，10-拖板，11-磁环，12-干簧管，13-绝缘套，14-导轨滑块，KA-电源开关，KB-焊接电流检测开关，DC-电源。

具体实施方式

如图1～图6所示：本发明是一种数字弧压调节器，采用的是PLC调节闭环系统，包括电压传感器、PLC和焊枪执行机构；其中：

电压传感器采集焊枪工作端与工件表面的弧压，将反馈值输出到PLC输入端；电压传感器的输出端连接有滤波器和A/D转换装置，滤波器将测得的弧压信号转换成光滑的直流信号，A/D转换装置将直流信号转换为反馈数字量。本实施例中，电压传感器采用WBU332V01对弧压进行调理，输出的电压信号0～10V。电压传感器的工作电源为24VDC。A/D转换装置采用台达DVP04AD-H2转换器，把电压信号0～10V转换成数字量0～8000，通过扩展模块连接口连接，把数字量传给PLC控制器。DVP04AD-H2的工作电源为24VDC。

PLC将电压传感器测得的反馈值与设定值进行比较，输出控制信号到焊枪执行机构，采用PID运算规律，运算结果作绝对值处理，输出的控制信号是连续的脉冲频率。本实施例采用台达DVP-20EH00T2作控制器，对采集到的弧压和有关开关量进行运算，输出信号给执行机构驱动器和开关量控制。台达DVP-20EH00T2利用PLC编程软件和PID控制指令、PLSY指令，将设定值与反馈值运用PID运算规律，运算比较，运算结果E(t)作绝对值处理，作PLSY的脉冲频率，PLSY的脉冲量设为K0，PLC控制器脉冲输出端子Y0可以连续输出脉冲。对E(t)进行正负判断，当E(t)＞0，Y1置位，步进电机1正转；当E(t)＜0，Y1复位，步进电机1反转。

数字弧压调节器的工作开关KB设置在焊枪的工作电缆上，工作开关KB具有电流检测端，当工作开关KB检测到焊枪的工作电缆内的电流时，工作开关KB闭合。工作开关KB由磁环11、干簧管12和绝缘套13组成，磁环11的材料为电工纯铁，把磁力线集中在磁环11中，增强磁场强度。干簧管12为φ5×50，干簧管12安装在磁环11中，使干簧管12与焊接电缆垂直。当焊接电缆中有电流时，焊接电缆周围存在磁场，磁场强度与电流大小有关。当有焊接电流时，焊接电缆穿过工作开关KB的电流检测端，工作开关KB闭合。

本实施例中，上述三部分布置在数字弧压调节器的控制箱内，控制箱内部部件包括：依次连接的电源DC、PLC控制器、A/D转换器、电弧电压传感器、滤波器、继电器。用户输入端的面板上设置有触摸屏，用于手动输入弧压设定值，并且显示弧压实际值。另外还设置有电源开关KA、弧压调节方式切换开关(手动/自动)、弧压设定开关(增加/减小)、焊枪调整开关(向上/向下)。控制箱与焊枪执行机构的接口包括：电源插座、电机插座、限位开关插座、电弧电压信号及电流开关信号插座。

焊枪执行机构的活动端连接焊枪，通过控制信号，调节焊枪工作端与工件表面的距离。焊枪执行机构包括依次连接的驱动器、步进电机1、联轴器2、滚珠丝杠4及其滚珠螺母5和拖板10。拖板10的左、右两端具有贯穿的通孔，通孔内固定安装有滚珠螺母5，该滚珠螺母5与滚珠丝杠4配合连接，因此，滚珠丝杠4的旋转时，拖板10可以沿滚珠丝杠4滑动。另外，为稳定该滑动连接的状态，在机架3上设置有线性导轨6，线性导轨6分别布置在拖板10上、下两侧的机架3上，是两段平行于滚珠丝杠4、对称布置的纵向直线槽，槽的截面形状为半圆形。同时，在拖板10的上、下表面上分别延伸出一段导轨滑块14，该导轨滑块14对应线性导轨6，呈半圆柱体状、截面形状为半圆形，与线性导轨6配合安装。使得拖板10在线性导轨6的引导和支撑下，沿滚珠丝杠4滑动。

数字弧压调节器的工作方法如下：

打开控制器面板上的电源开关KA，拨动弧压设定开关设置弧压，触摸屏显示弧压设定值。

当方式开关置在手动方式时，按动向上或向下开关，焊枪向上或向下移动。当焊枪位置调到要求位置时，将方式开关置在自动方式。

当开始焊接时，引弧成功后，焊接回路中有电流通过，在焊接电缆周围形成磁场，焊接电流检测开关吸合，弧压调节器开始工作。

Claims

1.一种数字弧压调节器，其特征在于：所述数字弧压调节器是PLC调节闭环系统，包括电压传感器、PLC和焊枪执行机构；其中：

2.根据权利要求1所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述电压传感器的输出端连接有滤波器和A/D转换装置，滤波器将测得的弧压信号转换成光滑的直流信号，A/D转换装置将模拟电压值转换为反馈数字量。

3.根据权利要求1所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述PLC采用PID运算规律，运算结果作绝对值处理，输出的控制信号是连续的脉冲频率。

4.根据权利要求1所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述焊枪执行机构包括依次连接的驱动器、步进电机、联轴器、滚珠丝杠及其滚珠螺母和拖板，焊枪设置在拖板上，焊枪执行机构上设置有平行于滚珠丝杠的线性导轨，线性导轨引导拖板直线运动。

5.根据权利要求1所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述数字弧压调节器的工作开关设置在焊枪的工作电缆上，工作开关具有电流检测端，当工作开关检测到焊枪的工作电缆内的电流时，工作开关闭合。

6.根据权利要求5所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述工作开关中设置有磁环和干簧管，干簧管设置在磁环中、与焊接电缆垂直。

7.根据权利要求1所述的数字弧压调节器，其特征在于：所述数字弧压调节器还具有连接PLC的用户输入端，用于设定弧压的设定值和开关量。