PDF《基于PLC控制的爬行式智能弧焊》

5 ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 中 国机械 工程 第15卷第 5期2004年 3月上半 月闭环控制.十字滑块焊缝跟踪系统是一套独立的子系统,包括十字滑块机构、激光图像传感系统 和控 制 系统 , 能独 立完成各种焊缝的识 别、轨迹跟踪以及 十字 滑块系统的监视.同时该系统还提供了与PLC进 行信息交互的接口,为系统的进 一步扩展提供了条 件.采用日本 OMR0N 公司的CQM1 H 系列PLC, 主要承担系统 的所 有逻辑控制、爬行小车的速度控 制、焊接电源的送丝控制等.人机界面主体部分是一个 可编程序操作显示器,它是一种触摸式液晶显示器,系统的各 种参数设置和实时监控可以通 过 可它 来实现.它 可 以进 行 比较 复杂的数 据运算,弥补了PLC运 算能力的不足,减轻PLC的编程,它通过RS

2 3 2串行口与PLC连接 .

1 .

2 系统 的工作原理1.2.1 十字滑块的工作原理十字滑块的结构示意图见图3,在横向滑块上安装了5个 接触式传感器,按从左到右分别定义为左限位、左控位、中位 、 右控位、右限位,主要横向口12口纵向 羽;

动滑 块口12口3口4 口5口图3十字滑块的结构示意图动滑块目的 是实现十字 滑块的监 控以及获取焊缝偏离的程度.滑 块可以通 过驱动电机的转向来 判断运动方向,由控 制器SA1

1 0实现控制.由图2可 知,首先激光图像 传感系统 从 现场 获得焊缝的图像 信息,经A/ D转换后输入到处理器进行图像 处理,经过处理后提取的图像 特征即焊缝的偏差信号,然后 按一定的控 制算法输出控 制量给十字滑块驱动器 进行十字滑块的跟 踪控制.1.2.

2 系统的工作原理系统 的整个工作过程见图4,系统工作分为手动和自动 两部分,手动主要是进行爬行小车的位置粗调和焊 接参数的设置.自动 跟 踪焊 接的工作原理如下:首先十字滑块对中,找到焊缝,然后系统自动 焊接启动;

焊机接收到系统的起弧指示后开始送丝送气,起弧判断由电流 变送器从焊接电源 系统提取;

一旦起弧,PLC根据横向滑块上安装的5个 接触式传感器和滑块的运动方向确 定滑块当前 运动的粗略位置信息,这些信息一方面反馈 给十字滑块控制系统,对十字滑块的状态进行监控,一旦十字滑块运动到它的两 端,该系统 将・436 ・ 设 置各 种参数 ――― r一萌囊转换到 自动跟 踪焊 接进行跟 踪焊 接控 制 焊接 结束 图4系统工作流程图停止 工作,并向PLC发 出报 警 信号 ;

另一方面,PLC获得滑 块信息后 , 结 合人 机界面 给定 的速 度值,根据一定的控制策略输出相应的控制量给交流伺 服驱动器,之后小车开始进行自动 跟踪焊接;

同时速度值反馈给电机驱动器,然后在人机界面上显示,从而对焊接速度进行监视.一旦系统出现问题,系统 将 自动 停止工作.2系统 的特 点2.1新型的爬行小车爬行小车的种类很多,有轮式、履带式等,吸附式有真空吸附和磁吸附等 .大 型工 件全位置焊接,要求爬行小车既要满足足够的负 重,又要满足运动控制的灵活性,显然单一的轮式或履带式爬行小车存在一定 的困难.本 文介绍自行研 制 的一 种新型轮履复合 式爬行小车,它是轮式和履带式爬行小车相 结合的轮履永磁吸附方式小车,具有足够的吸附能力 , 同 时具 有一定的柔 性,能够适应圆柱形、球形储油罐的内外 表面,有较强的越障能力,可以实现大型工件的全位置焊接.该 机构同时具 备轮 、 履两种结构 的优 点,弥补 了轮式 小车吸 附力不足和履带式小车转向不 灵活的缺陷,实现了运 动平稳和转弯灵活控 制].它 的转向靠 两驱动轮之间的速 度差来实现,不同的速度差,小车转弯的程度不同.2.2稳定性与灵活性相结合整个爬行小车相对比较 笨重,控制特性不好,如果采用单 一 的爬 行小车进行焊缝跟踪,跟踪精度不高,达不到焊接质量要求.十字滑块虽然响应快,跟踪精度高,但由于受 十字滑块移动范围的限制,单一的十字滑块跟踪的范围小,满足不了各 种焊接的要 求 .我 们采用爬行小车和十字 滑块复合跟踪的方 式,既利用了爬 行小车移动过程中的稳定性和移动的宽范围性 , 又结合了十字滑块的灵活性 .爬行小车进行粗略跟踪,而十字滑块进行精确跟踪,系统的跟 踪精度由十字 滑块保证.2.3爬行小车的PLC控 制 维普资讯 http://www.cqvip.com 基于PLC控 制 的爬行 式 智能 弧焊 机器 人 系统 的研 制―― 张华刘伟 力刘国平等 由于 焊接过程中存 在 电磁 、 弧光、飞溅和强电流的干扰,普通的工业PC机在此环境下可靠性不高,抗干扰能力较差.而PLC电压范围宽,抗干扰能力强,适应环境温度范围广 ] , 在焊接环境下不需要采取特殊电源隔离和屏蔽措施.因此采用PLC作为爬行小车的控 制器,提高了系统的可靠性,增强了抗 干扰的能 力.系统中存 在大量的开关量.采 用PLC可以直接处理开关量,减少了控 制元件,简化了控 制电路,提高了系统的可 靠性.系统中爬 行小车的响应特性不是很好,如果采用PC机 控制,则其响应速度将进一步受到影响,整个系统的性能也将下降,而采用PL C 可改善爬行小车的响应特性.2.4参数设置的方 便性传统的PLC数值输入方法为利用按键或BCD码 数字拨轮开关,再配合PL C 提供的有关功能指令进行输入,输入不便,回显 内容少,因而参数的检 查及修改十分麻烦,特别是需输入的工艺参数繁多、关系复杂时,问题 更加突出l