CN106141406A - 一种焊接专用智能型工控网络控制柜 - Google Patents

一种焊接专用智能型工控网络控制柜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种焊接专用智能型工控网络控制柜，220VAC端子A（X1）为外部电源进线连接端子，为焊接专用智能型工控网络控制柜提供电源；通过电源模块将交流电转换为直流电源（V1），为PC工控机（11）和工业网络交换机（U2）提供电源；PC工控机（11）为焊接设备提供调试和监测的操作界面，PC工控机（11）与工业网络交换机（U2）使用Ethernet通讯方式组建局域网；焊接专用智能型工控网络控制柜安装了工业交换机，可以连接多台焊接控制设备或者多个局域网，实现了在远端对焊接设备的集中调试。

Description

一种焊接专用智能型工控网络控制柜
技术领域
本发明涉及一种焊接控制柜，尤其是涉及一种焊接专用智能型工控网络控制柜。
背景技术
目前汽车生产焊装车间使用的局域网络系统，网络交换机和焊接控制调试柜是分开使用的，并且很多焊接控制调试设备并非专门用于焊接控制柜，使得焊接控制设备部分功能不能完全实现，焊接性能不能完全发挥，也不能对焊接设备的状态实时监视，因此需要一种专门提供焊接控制柜的调试和网络柜。
市场上有着很多不同品牌的焊接控制设备，调试软件等也是多种多样，一般的调试软件并非该产品的专业焊接调试软件，不能很好的将焊接控制设备的性能完全发挥出来，而且很多焊接控制设备只能一对一的在设备附近进行调试，实时监控和调试会受到现场条件限制。因此在产品开发上需要解决以下几个难题：
1、需要一台专门的焊接调试设备，该设备必须能够兼容多种焊接调试软件，满足不同品牌的需求。同时该设备需要性能稳定，能够适用于焊装车间现场的环境。需要使用安全电压，提高安全性。
2、该设备需要能够同时与多台设备通信，要避免焊接调试设备对通信的干扰。
此外，电阻焊接时，根据材料，焊接工艺和参数等不同，焊接一定次数后，电极表面会被氧化和粘上杂质，因此需要对电极帽进行“清洗”，称为电极修磨。修磨后的电极其电阻与原先不同，对于电阻焊接来说，会有一定的影响，因此需要进行一定的热量补偿。
发明内容
本发明设计了一种焊接专用智能型工控网络控制柜，其解决的技术问题是目前汽车生产焊装车间使用的局域网络系统，网络交换机和焊接控制调试柜是分开使用的，并且很多焊接控制调试设备并非专门用于焊接控制柜，使得焊接控制设备部分功能不能完全实现，焊接性能不能完全发挥，也不能对焊接设备的状态实时监视。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种焊接专用智能型工控网络控制柜，焊接专用智能型工控网络控制柜用于控制焊钳的工作，包括柜体（1），在柜体（1）外部设有PC工控机（11）、急停键（12）、主电源开关键（13）、主电源指示灯（14）、备用键（15）、交换机指示灯（16）以及交换机开关（17）；在柜体（1）内部设有接地铜排（PE）、工业网络交换机（U2）、直流电源（V1）、继电器（K1）、220VAC端子A（X1）、220VAC端子B（X2）以及12VDC端子（X3），其中直流电源（V1）、继电器（K1）、220VAC端子A（X1）、220VAC端子B（X2）和12VDC端子（X3）依次连接在同一轴上；其特征在于：220VAC端子A（X1）为外部电源进线连接端子，为焊接专用智能型工控网络控制柜提供电源；通过电源模块将交流电转换为直流电源（V1），为PC工控机（11）和工业网络交换机（U2）提供电源；PC工控机（11）为焊接设备提供调试和监测的操作界面，PC工控机（11）与工业网络交换机（U2）使用Ethernet通讯方式组建局域网；焊接专用智能型工控网络控制柜安装了工业交换机，可以连接多台焊接控制设备或者多个局域网，实现了在远端对焊接设备的集中调试。
进一步，所述柜体（1）下方设有固定支架（2），固定支架（2）为空心结构并且在底部设有进线孔（4）。
进一步，所述固定支架（2）为可长度可调结构，其由两段支架组成，改变两段支架重合部位的长度从而调整整个固定支架（2）长度；两段支架上都设有调节孔（3）并通过螺栓进行固定。
进一步，还包括修磨器，所述修磨器包括修磨轮（1a）、吸附轮（1c）、吸附风道（1d）、第一电机（1e）、第二电机（1f）以及第三电机（1g），第一电机（1e）驱动修磨轮（1a）转动，第二电机（1f）驱动焊钳的电极帽（1b）转动，第三电机（1g）驱动静电吸附轮（1c）转动，修磨轮（1a）与电极帽（1b）在相互摩擦过程中将电极帽（1b）表面的氧化物和胶状杂质磨损成为颗粒，颗粒被修磨轮（1a）与电极帽（1b）摩擦处下方的静电吸附轮（1c）吸附，静电吸附轮（1c）下方还设有吸附风道（1d）将氧化物和胶状杂质的颗粒导出。
进一步，包括电阻变化测量装置，电阻变化测量装置的一端与修磨轮（1a）金属表面连接，电阻变化测量装置的一端与电极帽（1b）金属表面连接；当电阻变化测量装置之间的电阻值持续为一固定值R时，说明电极帽（1b）修磨完毕。
进一步，修磨器对电极帽（1b）完成修磨之后，需要对电极帽（1b）进行热量补偿，热量补偿补充方式如下：热量补偿是在焊接程序设置时设定的，在电极帽修磨后自动启动；根据公式Q=I2Rt，Q为焊接热量值，I为焊接电流，R为电极的电阻值，t为焊接时间；进行热量计算，当电极的电阻R减小以后，要求焊接热量值Q不变，所以需要通过增加焊接电流I或是焊接时间t进行热量补偿。
进一步，修磨器工作之前，通过总线采集焊钳焊接次数相关信号发送至焊接控制器I/O板,再转换为机器代码与单片机内部设定程序进行数据对比；当焊钳焊接次数达到修磨计数的设定值时，焊接控制器会发出修磨请求，修磨设备会对电极进行修磨，避免同一电极帽一次性焊接点数过多影响焊接质量，这既可保证焊接质量同时可以避免不合格焊点遗漏。
该焊接专用智能型工控网络控制柜与传统焊接柜相比，具有以下有益效果：
（1）本发明焊接专用智能型工控网络控制柜安装了工业交换机并且通过Ethernet通讯方式组建局域网，可以连接多台焊接控制设备或者多个局域网，实现了在远端对焊接设备的集中调试。
（2）本发明改善很多焊接控制设备未能使用专门的焊接调试工具，以及焊接设备实时监视，并将工业网络设备和焊接调试设备整合在一起。
（3）本发明具有可扩展的焊接专用调试设备、不需要在焊接设备附近调试、焊接设备调试集中，效率高以及焊接调试设备与网络设备整合在一起的优点。
（4）本发明通过当使用焊接控制器进行修磨计数，同时使用特定的修磨器进行电极帽表面修磨，最后可使用热量补偿功能，保证焊点质量。
附图说明
图1：本发明焊接专用智能型工控网络控制柜外观示意图I；
图2：本发明焊接专用智能型工控网络控制柜外观示意图II；
图3：本发明焊接专用智能型工控网络控制柜内部结构图I；
图4：本发明焊接专用智能型工控网络控制柜内部结构图II；
图5：本发明中修磨器的结构示意图。
附图标记说明：
1—柜体；11—PC工控机；12—急停键；13—主电源开关键；14—主电源指示灯；15—备用键；16—交换机指示灯；17—交换机开关；2—固定支架；3—调节孔；4—进线孔；PE—接地铜排；U2—工业网络交换机；V1—直流电源；K1—继电器；X1—220VAC端子A；X2—220VAC端子B；X3—12VDC端子。
1a—修磨轮；1b—电极帽；1c—静电吸附轮；1d—吸附风道；1e—第一电机；1f—第二电机；1g—第三电机。
具体实施方式
下面结合图1至图5，对本发明做进一步说明：
一种焊接专用智能型工控网络控制柜，包括柜体1，在柜体1外部设有PC工控机11、急停键12、主电源开关键13、主电源指示灯14、备用键15、交换机指示灯16以及交换机开关17；在柜体1内部设有接地铜排PE、工业网络交换机U2、直流电源V1、继电器K1、220VAC端子AX1、220VAC端子BX2以及12VDC端子X3，其中直流电源V1、继电器K1、220VAC端子AX1、220VAC端子BX2和12VDC端子X3依次连接在同一轴上。
柜体1下方设有固定支架2，固定支架2为空心结构并且在底部设有进线孔4。
固定支架2为可长度可调结构，其由两段支架组成，改变两段支架重合部位的长度从而调整整个固定支架2长度；两段支架上都设有调节孔3并通过螺栓进行固定。
该产品的外观图见图1和图2。安装使用高性能PC工控机11，为焊接调试和实时监视提供可视界面；使用可以调节的固定支架2，满足现场不同高度的场地要求。柜体1正面的急停键12、主电源开关键13、主电源指示灯14、备用键15、交换机指示灯16以及交换机开关17，能够满足基本的操作。参见图3和图4，柜体1内部安装的直流电源V1，为PC工控机11和工业网络交换机U2提供电源，继电器K1用于交换机工作指示灯转换；12DVDC端子X3用于接12V直流电。
外部多组局域网可以直接接到设备内，实现多台设备同时监视。
电气特点：该结构中主要电气元件是PC机、交换机、直流电源，可以根据用户的需求和应用环境选用不同的电气元件。使用以太网通讯，便于组网。
一、产品型号及性能指标
产品名称：智能型焊接工控网络控制台
性能指标： 1、环境空气温度范围：+5℃～+45℃；2、通讯方式：以太网通讯；3、额定电压：220VAC；4、防护等级：IP55;5、接地电阻≤0.1Ω；6、输入回路对外壳的绝缘≥10 MΩ；7、介电强度：输入回路与外壳之间应承受2500V,50Hz正弦试验电压1min，不应出现击穿或飞弧现象。
二、产品测试标准
产品主要规格及性能要求符合如下标准：
GB 25295-2010 电气设备安全设计导则；
GB 25295-2010 电气设备安全设计导则；
YD/T 2319-2011 数据设备用网络机柜技术要求和检验方法；
GB 4208 外壳防护等级(IP代码)；
GB/T 191-2008 包装储运图示标准。
如图5所示，修磨器包括修磨轮1a、吸附轮1c、吸附风道1d、第一电机1e、第二电机1f以及第三电机1g，第一电机1e驱动修磨轮1a转动，第二电机1f驱动电极帽1b转动，第三电机1g驱动静电吸附轮1c转动，修磨轮1a与电极帽1b在相互摩擦过程中将电极帽1b表面的氧化物和胶状杂质磨损成为颗粒，颗粒被修磨轮1a与电极帽1b摩擦处下方的静电吸附轮1c吸附，静电吸附轮1c下方还设有吸附风道1d将氧化物和胶状杂质的颗粒导出。
此外，还包括电阻变化测量装置，电阻变化测量装置的一端与修磨轮1a金属表面连接，电阻变化测量装置的一端与电极帽1b金属表面连接；当电阻变化测量装置之间的电阻值持续为一固定值R时，说明电极帽1b修磨完毕。
修磨器控制方法如下：
修磨器工作之前，通过总线采集焊钳焊接次数相关信号发送至焊接控制器I/O板,再转换为机器代码与单片机内部设定程序进行数据对比；当焊钳焊接次数达到修磨计数的设定值时，焊接控制器会发出修磨请求，修磨设备会对电极进行修磨，避免同一电极帽一次性焊接点数过多影响焊接质量，这既可保证焊接质量同时可以避免不合格焊点遗漏。
启动修磨开关，使得修磨器开始工作对电极帽表面进行修磨。
修磨器对电极帽1b完成修磨之后，需要对电极帽1b进行热量补偿，热量补偿补充方式如下：热量补偿是在焊接程序设置时设定的，在电极帽修磨后自动启动；根据公式Q=I2Rt，Q为焊接热量值，I为焊接电流，R为电极的电阻值，t为焊接时间；进行热量计算，当电极的电阻R减小以后，要求焊接热量值Q不变，所以需要通过增加焊接电流I或是焊接时间t进行热量补偿。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种焊接专用智能型工控网络控制柜，焊接专用智能型工控网络控制柜用于控制焊钳的工作，包括柜体（1），在柜体（1）外部设有PC工控机（11）、急停键（12）、主电源开关键（13）、主电源指示灯（14）、备用键（15）、交换机指示灯（16）以及交换机开关（17）；在柜体（1）内部设有接地铜排（PE）、工业网络交换机（U2）、直流电源（V1）、继电器（K1）、220VAC端子A（X1）、220VAC端子B（X2）以及12VDC端子（X3），其中直流电源（V1）、继电器（K1）、220VAC端子A（X1）、220VAC端子B（X2）和12VDC端子（X3）依次连接在同一轴上；其特征在于：220VAC端子A（X1）为外部电源进线连接端子，为焊接专用智能型工控网络控制柜提供电源；通过电源模块将交流电转换为直流电源（V1），为PC工控机（11）和工业网络交换机（U2）提供电源；PC工控机（11）为焊接设备提供调试和监测的操作界面，PC工控机（11）与工业网络交换机（U2）使用Ethernet通讯方式组建局域网；焊接专用智能型工控网络控制柜安装了工业交换机，可以连接多台焊接控制设备或者多个局域网，实现了在远端对焊接设备的集中调试。
2.根据权利要求1所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：所述柜体（1）下方设有固定支架（2），固定支架（2）为空心结构并且在底部设有进线孔（4）。
3.根据权利要求2所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：所述固定支架（2）为可长度可调结构，其由两段支架组成，改变两段支架重合部位的长度从而调整整个固定支架（2）长度；两段支架上都设有调节孔（3）并通过螺栓进行固定。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：还包括修磨器，所述修磨器包括修磨轮（1a）、吸附轮（1c）、吸附风道（1d）、第一电机（1e）、第二电机（1f）以及第三电机（1g），第一电机（1e）驱动修磨轮（1a）转动，第二电机（1f）驱动焊钳的电极帽（1b）转动，第三电机（1g）驱动静电吸附轮（1c）转动，修磨轮（1a）与电极帽（1b）在相互摩擦过程中将电极帽（1b）表面的氧化物和胶状杂质磨损成为颗粒，颗粒被修磨轮（1a）与电极帽（1b）摩擦处下方的静电吸附轮（1c）吸附，静电吸附轮（1c）下方还设有吸附风道（1d）将氧化物和胶状杂质的颗粒导出。
5.根据权利要求4所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：包括电阻变化测量装置，电阻变化测量装置的一端与修磨轮（1a）金属表面连接，电阻变化测量装置的一端与电极帽（1b）金属表面连接；当电阻变化测量装置之间的电阻值持续为一固定值R时，说明电极帽（1b）修磨完毕。
6.根据权利要求4或5所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：修磨器对电极帽（1b）完成修磨之后，需要对电极帽（1b）进行热量补偿，热量补偿补充方式如下：热量补偿是在焊接程序设置时设定的，在电极帽修磨后自动启动；根据公式Q=I2Rt进行热量计算，Q为焊接热量值，I为焊接电流，R为电极的电阻值，t为焊接时间；当电极的电阻R减小以后，要求焊接热量值Q不变，所以需要通过增加焊接电流I或是焊接时间t进行热量补偿。
7.根据权利要求4或5或6所述焊接专用智能型工控网络控制柜，其特征在于：修磨器工作之前，通过总线采集焊钳焊接次数相关信号发送至焊接控制器I/O板,再转换为机器代码与单片机内部设定程序进行数据对比；当焊钳焊接次数达到修磨计数的设定值时，焊接控制器会发出修磨请求，修磨设备会对电极进行修磨，避免同一电极帽一次性焊接点数过多影响焊接质量，这既可保证焊接质量同时可以避免不合格焊点遗漏。
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