SU946853A1 - Система управлени поточной линией контактной сварки - Google Patents

Description

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОТОЧНОЙ ЛИНИЕЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

1

Изобретение относитс  к контактной сварке и 1 1ожет быть использовано при автоматизации управлени  и контрол  процесса контактной сварки поточных линий, в частности линий точечной сварки узлов грузовых цельнометаллических вагонов, сое- 5 то щих из нескольких независимых по управлению потоков, на которых установлены машины дл  контактной сварки.

Известны системы управлени  поточной линией контактной сварки, содержащие си- ,д ловые коммутационные устройства, устройства автоматического отключени  сварочных машин, программные устройства, пульты управлени , датчики положени  механизмов 1 и 2,.

Недостатками данных систем  вл ютс  15 низкое качество сварки деталей, имеющих переменную толщину, отсутствие информации о положении транспортируемых изделий , что не позвол ет организовать управление процессом сварки.2о

Известно также устройство дл  контактной сварки, включающее блок измерени  углов включени  и выключени  управл емых вентилей, выходы которых через вычислительные блоки св заны с элементами индикации 3.

Недостатком устройства  вл етс  отсутствие в не.м возможности проведени  активного контрол  прсс;есса сварки.

Наиб.олее близкой к предлагаемой  вл етс  система управлени  поточной линией контактной сварки, содержаща  несколько автономных по управлению потоков , объединенных транспортирующими устройствами, сварочные машины, микроэлектронно-вычитательные машины со своими устройствами св зи, контроллеры сварочного тока, элементы индикации места и причин сбоев 4.

Недостатком.известного устройства  вл етс  невысока  производительность и отсутствие воспроизводимости качества сварных соединений./

Цель изобретени  - повышение производительности поточной линии и повышение ее экономичности.

Поставленна  цель достигаетс  те.м, что в систему управлени  поточной линией контактной сварки, содержащую несколько автономных по управлению потоков, объединенных транспортирующини устройствами , сварочные машины, микро-электронно-вычислительные машины со своими устройствами св зи, контроллеры сварочного тока, элементы индикации места и причин сбоев, введен программно-управл емый коммутатор , включенный между соответствующими сварочными машинами и контроллерами сварочного тока, при этом контроллеры сварочного тока соединены со входами микро-ЭВМ. На фиг. 1 изображена поточна  лини  контактной сварки боковых стен грузовых полувагонов с расположение. датчиков и устройств системы управлени , в плане; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 (расположение датчика тока на сварочной маП1ине ); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 (расположение датчика усили  сжати  электрода); на фиг. 4 - структурна  схема системы управлени  линией; на фиг. 5 - структурна  схема св зи контроллера и микро-ЭВМ с тиристорным контактором сварочной .машиной и устройством автоматического отключени . Лини  состоит из двух автономных по управлению потоков. На первом потоке установлены подвижные двухточечные машины 1 дл  контактной сварки, на втором потоке- поворотные вокруг своей оси двухточечные мaпJины 2 дл  контактной сварки и подвижные двухточечные машины 3, аналогичные машина.м 1. Машины каждого потока объединены транспортируюшими устройства.ми 4 и 5, осуществл ющими продольное передвижение издели  на первом потоке и. в поперечном направлении на втором потоке. Св зь .между потоками также осуществл етс  транспортируюшими устройства.ми 4 и 5. На транспортирующем устройстве 4 первого потока размещены кодовый датчик 6 положени  транспортирующего устройства; датчик 7 устройства регулировани  начала отсчета кодового датчика 6, датчики 8- 10 наличи  издели  на транспортирующем устройстве; датчики 11 устройства контрол  положени  нижних электродов сварочных мап1ин 1; датчики 12 устройства, ориентируюшего изделие на нервом потоке в поперечном направлении относительно оси линии. На транспортирующем устройстве 5 второго потока размещены кодовый датчик 13 положени  транспортирующего устройства , датчик 14 устройства регулировани  начала отсчета кодового датчика 13, датчики 15 и 16 наличи  издели  на транспортирующем устройстве; датчик 17 устройства , ориентирующего изделие на втором потоке в поперечном направлении отпосительно оси линии; датчик 18 устройства, ориентирующего изделие на втором потоке в продольном направлении относительно, оси линии. На каждой сварочной машине в сварочном контуре установлено по одному датчику 19 тина по са Роговского (фиг. 2), а в каждом электрододержателё-установлен датчик 20 усили  сжати  электрода (фиг. 3). Система управлени  поточной линией (фиг. 4) также содержит с микро-ЭВМ 21, контроллеры 22 сварочного тока, элементы 23 св зи контроллеров с объектами управлени ; тиристорные контакторы 24, устройство 25 св зи микро-ЭВМ с объектами управлени , устройство 26 индикации места и причины сбо , пульт 27 управлени  первым потоком, пульт 28 управлени  вторым потоком, устройства 29 и 30 автоматического отключени  сварочных машин от питающей сети, магистральный канал 31 св зи микро-ЭВМ и контроллеров 22; исполнительные устройства 32 приводов передвижени  транспортирующих устройств; исполнительное устройство 33 устройства, ориентирующего изделие на перво.м потоке в поперечном направлении; исполнительные устройства 34 и 35 устройств, ориентируюш.их изделие на втором потоке соответственно в поперечном и продольном направлени х. На структурной схеме показано также распределение 36 и 37 сварочных машин первого и второго потоков по контроллерам 22 сварочного тока и трехфазные силовые вводы 38 и 39. Элементы 23 св зи контроллеров 22 с объектами управлени  (фиг. 5) содержат блоки 40 трансформаторов, блоки 41 контрол  угла проводимости тиристоров, блоки 42 импульсов управлени , блоки 43 согласовани  уровн  сигналов датчиков 19 тока сварочных .машин. Тиристорные контакторы 24 содержат блоки 44 формировани  импульсов управлени  тиристорами, блоки 45 термозащиты. Кажда  сварочна  машина содержит, кроме датчика 19 тока и датчиков 20 усили  сжати  электродов два сварочных трансформатора 46 с переключател .ми ступеней (не показаны), соединенные с верхней 47 и нижней 48 част ми вторичного контура пульт 49 автономного управлени  сваркой исполнительное устройство 50 механизма передвижени  подвижных сварочных машин 1 и 3 или механизма поворота поворотных сварочных машин 2 (фиг. 1), датчики 51 положени  механизмов, исполнительное устройство 52 привода установочного пере.мещени  электродов, исполнительное устройство 53 привода сжати  электродов. Устройство 25 св зи микро-ЭВ.М 21 с объектами управлени  включает блоки 54 нормализации сигналов, блоки 55 усилени  сигналов и блоки 56 формировани  сигналов . Система управлени  поточной линией работает следующим образом.

С пультов 27 и 28 управлени  потоками 4 и 5 задаетс  один из трех режимов работы дл  каждого потока: автоматический, ручной или автономный. В автоматическом режиме работы по командам с нультов 27 и 28 управлени  и микро-ЭВМ 21 в соответстВИИ с заданными.заранее и введенными в пам ть алгоритмами работы потоков управл ет через устройство 25 св зи исполнительными устройствами 32 приводов перемещени  транспортирующих устройств 4 и 5, исполнительными устройствами 33-35 устройств ориентации изделий на потоках в поперечном и продольном направлени х, исполнительными устройствами 50 механизмов передвижени  сварочных машин 1 и 3, исполнительными устройствами 52 и 53 приводов установочного перемещени  и сжати  электродов сварочных машин 1-3.

Команды на изменение скорости транспортирующих устройств 4 и 5 и их останов, включение или отключение устройств ориентации , включение или отключение установочного хода электродов, включение или пропуск сварки отдельными сварочными машинами , выбор заранее заданной программы режима сварки в зависимости от изменени  профил , свариваемых деталей по толщине и изменени  комбинации точек шунтировани  формируютс  микро-ЭВМ в функции положени  транспортирующих устройств потоков по информации, снимаемой с кодовых датчиков 6 и 13 положени  соответствующих транспортирующих .устройств 4 и 5. Заранее заданные дл  любой пары свариваемых точек каждой сварочной машины программы нагрева (характер изменени  действующего значени  -сварочного тока, его величина и длительности прохождени ) поступают из микро-ЭВМ 21 по магистральному каналу 31 св зи в контроллеры 22 сварочного тока, которые представл ют собой специализированные микро-ЭВМ. Канал 31 св зи предназначен дл  управлени  работой шести контроллеров, и обмена управл ющей , контрольной и служебной информацией между микро-ЭВМ и контрол .лерами под управлением микро-ЭВМ.

Каждый контроллер поочередно управл ет нагревом группы сварочных машин, подключенных на одно и то же линейное напр жение трехфазных вводов 38 или 39. Очередность включени  задаетс  микро-ЭВМ 21 через канал 31 св зи в виде специальных сигналов от контроллеров 22 на дополнительные входы блоков 41 контрол  угла проводимости тиристоров и блоков 42 импульсов управлени .

Таким образом обеспечиваетс  включение нагрева сварочных машин обоих потоков очеред ми одновременно не более одной сварочной машины на контроллер. Например, в первой очереди может включатьс  нагрев щести сварочных машин 1

первого потока (фиг. 4), во второй оче)едн включаетс  нагрев остави:и с  двух мапиш 1 первого потока и сварочных л апл-:н 3 второго потока и, наконец, в третью очередь включаетс  нагрев шести сварочных маnJHH 2 второго потока. Если в процессе работы первыми оказались подготовленными к нагреву сварочные машины 2 п 3 BTOpoio потока, то в первую очередь включаетс  нагрев mecTii мапщн 2, затем оставшиес  две машины 3 второго потока и две маи1ины 1 первого потока и, наконец, в третью очередь шесть .машин 1 первого потока.

Такой алгорит.м включени  нагрева обеспечивает равномерную загрузку питающих трехфазных сетей 38 и 39 по мощности и практически не снижает производительности поточных линий из-за взаимной задержки начала нагрепа сварочных ма1пин 1 первого потока и мапп1Н 2 и 3 автономного по управлению второго потока.

Контроллеры 22 обеспечивают из.мерсние , вычисление, управление и регхмирование действующего значени  сварочного тока по заранее заданном) алгоритму с точностью пор дка 1 -2-/0.

Си1нал, пропо()циональный первой производной сварочного тока, снимаетс  с датчика 19 тока типа по са Роговского и через блок 43 согласовани  уровн  усигпала устройства св зи 23 с объектом поступает на вход контроллера 22.

Одновременно с выходом тиристорного контактора 24 через блок 40 трансформаторов и блок 41 контрол  угла проводимости тиристоров в контроллер поступает информаци  о величине угла проводимости тиристоров за каждый полупериод включени . Кроме этого, блоки 40 и 41 формируют тактовые импульсы с длительностью положительного полупериода линейного напр жени , подводимого к данной сварочной м;;шине и тиристорному контактору от устройства 29 или 30 авто.матического отключени  сварочных машин. Действующее значение сварочного тока, вычисленное контро.иером , сравниваетс  с заданным значением, введенным в контроллер из пам ти микроЭВМ 21, по условию нагрева данной пары точек каждой сварочной машины, далее рассчитываетс  угол включени  тиристоров контактора 24 и через блок 42 и.мпульсов управлени  и блок 44 форм)1ровани  импульсов включаютс  тиристоры контактора 24.

Регулирование действ ющего значени  сварочного тока позвол ет компенсировать колебание напр жени  питающей сети, из .меиение активного и индуктивного сопротивлений сварочного контура.

Кроме этого, дл  всех возможных комбинаций точек шунтировани  и сочетани  толщин сваривае.мых дета,тей дл  каждой сварочной машины 1 -3 (фиг, 1) экспериментально определены оптимальные режимы нагрева, которые хран те  в пам ти микроЭВМ 2 и по каналу 31 св зи передаютс  вконтроллеры 22 в зависимости от кода датчика 6 или 13, который однозначно определ ет положение транспортирующего устройства 4 или 5 относительно начала отсчета. Начало отсчета кодовых датчиков 6 и 13 может регулироватьс  в ограниченных пределах с помощью датчиков 7 и 18.

Микро-ЭВМ 21 одновременно управл ет работой первого и второго потоков, а также выполн ет -функции программатора временных интервалов цикла сварки всех сварочных .мащин линии.

Через заданное количество сваренных изделий, определенное экспериментальным путем, микро-ЭВМ автоматически вводит новые программы нагрева, учитывающие износ рабочей поверхности электродов. Така  поправка вводитс  несколько раз. Через определенное количество сваренных изделий , после ввода последней поправки, на пультах 27 и 28 управлени  на световых табло загораетс  надпись «Сменить электроды игнорирование которой приводит к автоматическому остановку линии.

В течение периода нагрева на цифровых индикаторах контроллеров высвечиваютс  номера сварочных машин и величина действующего значени  сварочного тока, что позвол ет обслуживаюп1ему персоналу осущестт вл ть визуальный контроль режима сварки. В процессе сварки микро-ЭВМ посто нно контролирует усилие сжати  электродов всех сварочных мащин в виде сигналов «Усилие в норме и «Уси.ше ниже нормы. Эти сигналы формируютс  блоками 56 устройства 25 св зи микро-ЭВМ с объектом управлени . Вс  информаци  о сбо х и отказах системы управлени  и устройств линии через микро-ЭВМ поступает в устройство 26 индикации , на котором в цифровом виде высвечиваетс  номер отказавщего устройства и причина сбо  или отказа.

При попадании .первичного напр жени  во вторичный контур сварочных машин, что особенно опасно дл  обслуживающего персонала при разомкнутых электродах, сигнал от верхней 47 или нижней 48 части вторичного контура через блок 54 нормализации поступает в .микро-ЭВМ, котора  с одной стороны через блоки 55 усилени  отключает устройства 29 (30), снима  питание с линии, а с другой стороны посылает информацию на устройство 26 индикации. Така  же реакци  системы управлени  возникает при перегреве тиристоров в тиристорных контакторах 24 и срабатывании блоков 45 термозащиты .

Система управлени  поточной линией контактной сварки обеспечивает увеличение производительности линии за счет исключени  из технологического цикла операций по ежесменной настройке режимов сварки на каждой из 16 сварочных мащин с последующей сваркой и разрушением контрольных образцов, а также за счет более надежной работы системы управлени  и быстрого поиска места и причины сбо  с помощью устройства цифровой индикации.

Кроме того, система улучшает качество и повтор емость сварных соединений за счет автоматического измерени , вычислени  и регулировани  действующего значени  сварочного тока с высокой точностью 1-2%; цифрового отсчета выдержек времени цикла сварки; контрол  усили  сжати  электродов; учета вли ни  точек шунтировани  и вли ни  износа рабочей поверхности электродов.

Система также обеспечивает возможность автоматической сварки изделий с переменным профилем по толщине свариваемых деталей.

Claims (4)

1.Авторское свидетельство СССР Ко 481383, кл. В 23 К 11/10, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 549290, кл. В 23 К П/Ю, 1977.

3.Авторское свидетельство СССР Л 737159, кл. В 23 К П/24, 1978.

4.Патон Б. Е., Подола Н. В. Применение ЭВА1 в системах автоматического управлени  сварочными процессами.-«.Автоматическа  сварка, 1978, № 5(302), с .1 - 6, 1 (прототип).

/1

§3

Ю

:H-|---ff

СЧ|

33

te

ч и

-Sc

.

СЧ1

Т

У5 SQ 5 3- ic

..)

«л