CN107717182A - 一种基于plc和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统 - Google Patents

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薛良豪
杨涛
卢永鑫
张立新
徐宏伟
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张志阳
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Abstract

本发明涉及一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，其系统包括触摸屏、操作盒、PLC控制器、驱动器、伺服电机、减速电机；PLC控制器分别与触摸屏和操作盒、伺服驱动器连接，伺服驱动器与伺服电机连接，用户在触摸屏界面输入焊接工艺参数，PLC控制器通过将脉冲信号传输给伺服驱动器，控制伺服电机输出端的执行机构完成马鞍形焊接轨迹的运动。本发明的有益效果是：触摸屏提供的人机交互界面降低了系统的操作难度，有效提高了焊接效率，实现了对马鞍形焊缝的自动化焊接。

Description

一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统
技术领域
本发明涉及相贯线焊接自动化领域，是一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统。
背景技术
在压力容器的生产制造中，经常会遇到筒体与接管的焊接问题，有时候一个压力容器需要焊接几十个甚至几百个接管。工程中将这种筒体与接管正交所形成的相贯线曲线称之为三维标准马鞍形空间曲线，且根据不同的坡口形式，需要进行多层多道连续焊接。针对这类非常典型的空间复杂焊缝的焊接，国内企业仍然采用手工焊接的方式，传统的手工焊接方式存在着诸多问题，比如产品焊接质量不佳、人工劳动强度大、生产效率低、对焊工的身体伤害大，而现有马鞍形焊缝自动焊接设备系统稳定性差等。因此有必要针对马鞍形焊缝自动焊接设备做进一步的研究，提升马鞍形焊缝的焊接质量和焊接效。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，有效提高焊接效率，实现了对马鞍形焊缝的自动化焊接 。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，包括焊接装置、控制系统；所述的焊接装置连接控制系统，其中，所述的焊接装置包括龙门架升降机构、焊枪上下提升机构、机身水平移动机构、机身回转机构、焊枪夹持机构；所述的龙门架升降机构安装减速电机Ⅰ，所述的机身纵向移动机构安装交流伺服电机Ⅰ，所述的机身水平移动机构安装减速电机Ⅱ，所述机身回转机构安装交流伺服电机Ⅱ，所述焊枪夹持机构前端安装焊枪；所述减速电机Ⅰ、减速电机Ⅱ、交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ同时连接所述的控制系统；焊接装置和控制系统连接所用的电缆接线全部内置于塑料拖链内，便于防护和维修。
所述控制系统包括PLC控制器、电机驱动器、触摸屏、操作盒；所述的PLC控制器连接电机驱动器和伺服驱动器，所述电机驱动器连接减速电机Ⅰ和减速电机Ⅱ以及交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ。
基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，所述控制方法包括如下步骤：
步骤A、触摸屏提供了一个友好的人机交互界面，用户根据焊接类型在触摸屏界面进行选择，然后根据所选类型输入对应焊接工艺参数；
步骤B、控制系统通过算法分析提取出焊枪摆在空间中的运行轨迹，并根据空间曲线计算出相应各轴的运动脉冲和速度，并以文档的形式保存；
步骤C、当PLC控制电机运行前，控制系统会将计算数据结果传输给PLC，PLC按用户编辑的运动控制程序顺序执行操作，当遇到驱动电机指令时，会到预定好的地址提取脉冲及速度的操作数供程序使用；
步骤D、PLC通过将脉冲信号传输给伺服驱动器，控制伺服电机输出端的执行机构完成马鞍形焊接轨迹的运动。
所述马鞍形焊缝焊接系统所用的焊接方法为二氧化碳气体保护焊。
本发明的有益效果是：通过使用PLC和触摸屏控制技术，利用PLC的多路脉冲输出功能，可直接连接伺服系统，实现多轴联动控制；利用触摸屏开发的友好人机界面，用户只需根据所选类型输入对应焊接工艺参数系统即可完成马鞍形焊缝的自动化焊接；同时PLC控制系统还具有可靠性高，抗干扰能力强、体积小、适用性强、能耗低等特点，极大地提高了控制系统的稳定性。
附图说明
附图1为本发明涉及的结构示意图。
附图2为本发明涉及的控制图。
附图中的编码分别为：1、龙门架升降机构，2、减速电机Ⅰ，3、机身水平移动机构，4、减速电机Ⅱ，5、机身回转机构，6、交流伺服电机Ⅰ，7、焊枪上下提升机构，8、交流伺服电机Ⅱ，9、焊枪夹持机构，10、控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出进一步阐述。
参考图1所示，本发明的一个实施例是提供了一种基于龙门架式的马鞍形焊缝焊接装置，包括龙门架升降机构1、焊枪上下提升机构7、机身水平移动机构3、机身回转机构5、焊枪夹持机构9；通过龙门架升降机构1能够实现机身的上下移动，通过机身水平移动机构3实现机身水平方向的移动，在龙门架升降机构1和机身水平移动机构3的相互配合下，将通过三爪卡盘夹紧的接管移动到压力容器筒体的正上方。焊枪夹持机构9前端安装有焊枪，通过机身回转机构5实现马鞍形焊缝水平面的圆周运动，焊枪上下提升机构7实现马鞍形焊缝的落差运动，在两个机构的作用下完成马鞍形焊缝的焊接。
参考图1和图2所示，本发明的另一个实施例是提供了一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统的控制方法，具体如下：
步骤A、触摸屏提供了一个友好的人机交互界面，用户根据焊接类型在触摸屏界面进行选择，然后根据所选类型输入对应焊接工艺参数；
步骤B、控制系统通过算法分析提取出焊枪摆在空间中的运行轨迹，并根据空间曲线计算出相应各轴的运动脉冲和速度，并以文档的形式保存；
步骤C、当PLC控制电机运行前，控制系统会将计算数据结果传输给PLC，PLC按用户编辑的运动控制程序顺序执行操作，当遇到驱动电机指令时，会到预定好的地址提取脉冲及速度的操作数供程序使用；
步骤D、PLC通过将脉冲信号传输给伺服驱动器，控制伺服电机输出端的执行机构完成马鞍形焊接轨迹的运动。
上述实施例提供的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统的控制方法，其控制系统主要包括PLC控制器、电机驱动器、触摸屏、操作盒；所述的PLC控制器连接电机驱动器和伺服驱动器，所述电机驱动器减速电机Ⅰ和减速电机Ⅱ以及交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ。
上述实施例提供的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统的控制方法，控制系统所用的焊接方法为二氧化碳气体保护焊。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，其特征在于包括焊接装置、控制系统；所述的焊接装置连接控制系统，其中，所述的焊接装置包括龙门架升降机构、焊枪上下提升机构、机身水平移动机构、机身回转机构、焊枪夹持机构；所述的龙门架升降机构安装减速电机Ⅰ，所述的焊枪上下提升机构安装交流伺服电机Ⅰ，所述的机身水平移动机构安装减速电机Ⅱ，所述机身回转机构安装交流伺服电机Ⅱ，所述焊枪夹持机构前端安装焊枪；所述减速电机Ⅰ、减速电机Ⅱ、交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ同时连接所述的控制系统；
焊接装置和控制系统连接所用的电缆接线全部内置于塑料拖链内，便于防护和维修。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，其特征在于：所述控制系统包括PLC控制器、电机驱动器、伺服电机驱动器、触摸屏、操作盒；所述的PLC控制器连接电机驱动器，所述电机驱动器连接减速电机Ⅰ和减速电机Ⅱ以及交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统的控制方法，其特征在于所述控制方法包括如下步骤：
步骤A、触摸屏提供了一个友好的人机交互界面，用户根据焊接类型在触摸屏界面进行选择，然后根据所选类型输入对应焊接工艺参数；
步骤B、控制系统通过算法分析提取出焊枪摆在空间中的运行轨迹，并根据空间曲线计算出相应各轴的运动脉冲和速度，并以文档的形式保存；
步骤C、当PLC控制电机运行前，控制系统会将计算数据结果传输给PLC，PLC按用户编辑的运动控制程序顺序执行操作，当遇到驱动电机指令时，会到预定好的地址提取脉冲及速度的操作数供程序使用；
步骤D、PLC通过将脉冲信号传输给伺服驱动器，控制伺服电机输出端的执行机构完成马鞍形焊接轨迹的运动。
4.根据权利要求3所述的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，其特征在于：所述数据传输的目的是为了将各种运动参数预先存储在PLC的指定存储区内，再控制程序开始运行时，PLC进入扫描周期，当检测到满足脉冲输出条件时，会按照脉冲指令中设置的地址区取得运动参数。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统，其特征在于：所述马鞍形焊缝焊接系统所用的焊接方法为二氧化碳气体保护焊。
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