輪軸焊接專機說明書畢業(yè)設(shè)計

1、 目錄第一章 緒論 3第一節(jié) 本課題的研究目的意義 3第二節(jié) 本課題研究的基本內(nèi)容 4第二章 co保護焊接技術(shù) 4第一節(jié) co焊接的基本原理 4第二節(jié) co電弧焊接的優(yōu)點 6 第三節(jié) co焊接參數(shù)的選擇 6 第四節(jié) co焊接的起弧和收弧 8 第三章 旋壓輪焊接機設(shè)計 10第一節(jié) 自動焊機的主要組成部分 10 第二節(jié) 控制對象 10第三節(jié) 電氣控制方式的要求 11 第四節(jié) 自動焊機的控制流程 11 第四章 電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計 12第一節(jié) 氣動回路的設(shè)計 12 第二節(jié) 步進電機和驅(qū)動器 14 一、步進電機 14 二、驅(qū)動器 15 第三節(jié) 斷路器 17 第四節(jié) 開關(guān)電源 17 第五節(jié) 接近開關(guān) 18

2、第六節(jié) 壓力開關(guān) 18第七節(jié) 熱繼電器 19第八節(jié) 電流傳感器 19 第五章 plc控制設(shè)計 19 第一節(jié) 選用可編程控制器的優(yōu)點 20 第2節(jié) plc的整體結(jié)構(gòu)和工作原理 20第3節(jié) 工作過程和控制原理 21 第四節(jié) plc的選型 23第六章 plc編程 25 第一節(jié) 可編程控制器的編程語言 25 一、梯形圖編程 25 二、指令語句編程 26 三、三菱fx1n系列plc的編程元件及編號 27第2節(jié) 焊機軟件設(shè)計 28 一、關(guān)于編程計算 28 二、梯形圖 29第七章 結(jié)束語 31 第八章 致敬 32 第九章 參考文獻 33 第一章 緒論第一節(jié) 本課題的研究目的及意義 在現(xiàn)代制造業(yè)中，焊接技術(shù)起

3、著十分重要的作用，無論是在鋼鐵、車輛、航空航天、石化設(shè)備、機床、橋梁等行業(yè)，還是在電機電器、微電子產(chǎn)品、家用電器等行業(yè)，焊接技術(shù)都是一種基本的、甚至是關(guān)鍵性或主導性的生產(chǎn)技術(shù)。近二十年來，隨著數(shù)字化、自動化、計數(shù)機技術(shù)、機械設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，以及人們對產(chǎn)品的質(zhì)量要求的提高，焊接質(zhì)量、美觀度等得到了更大的重視。特別是在08年金融危機以后，隨著我國勞動成本的增加，以及對工人的身體健康的重視和對提高生產(chǎn)效率的要求，所以，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，越來越多的焊接生產(chǎn)過程中開始采用自動焊接專機。 自動焊接專機（automatic welding special equipment）是為特定的工件和一定形狀的焊接接

4、頭而專門設(shè)計的焊接自動化設(shè)備?？梢酝ㄟ^電氣控制，氣動控制和液壓控制技術(shù)，實現(xiàn)對電動機、氣動執(zhí)行元件、液壓執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)或移動，實現(xiàn)工件焊縫與焊槍的相對運動，從而自動完成焊接接頭的焊接工作。以自動焊接專機為代表的自動控制焊接是一種高效焊接方法，由于整個焊接過程由焊接專機自動完成，工人只需裝卸焊件（一些自動化高的自動焊接專機還有自動裝卸功能），避免了人工焊接存在的焊接質(zhì)量良莠不齊，焊接效率相對低下的問題。總所周知，焊接工種是有害工種，長期從事焊接工作對工人健康不利，而使用自動焊接專機能大大降低焊接工作對工人的影響，降低工人的勞動強度。基于以上優(yōu)點，自動焊接專機獲得較強的市場競爭能力，帶來巨大的社會

5、效益和經(jīng)濟效益。由于現(xiàn)有某些零件加工企業(yè)中的自動焊接專機存在質(zhì)量與效率問題，這些企業(yè)有改進意愿又缺少相應(yīng)的設(shè)計指導理論，所以對其進行研究改進是非常有意義的。現(xiàn)有的部分自動焊接專業(yè)采用的電氣控制方式與機械結(jié)構(gòu)還有很大的改進空間，例如采用plc（可編程控制器）等更加高級的電氣控制方式，采用步進電機、脈沖編碼器等能實現(xiàn)高精度控制的部件應(yīng)該能大大提高焊接的質(zhì)量與效率。這也是本課題的主要研究方向。第二節(jié) 本課題研究的基本內(nèi)容本系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容：1) 設(shè)計電氣硬件圖；元器件布置圖，接線圖；控制流程圖；2) plc梯形圖，軟件設(shè)計；3）設(shè)計氣壓傳動回路及控制流程；4）選擇合適的電氣元件； 第二章 co保護

6、焊接技術(shù)第一節(jié) co焊接的基本原理 co電弧焊接是利用co作為保護氣體的氣體保護電弧焊。 co電弧焊原理如圖2-1所示，圖中給出了co焊接所需要的焊接設(shè)備和焊接材料。與其他的氣體保護電弧焊一樣，焊接設(shè)備主要由焊槍、送絲機構(gòu)和平特性直流代能源組成。焊接材料主要由焊絲和co氣體組成。圖2-1 co氣體保護電弧焊原理示意圖 1-直流焊機 2-送絲機構(gòu)3-焊槍 4-焊絲盤 5- co氣瓶 6-工件當焊絲與工件短路引燃電弧后，電弧幾周圍區(qū)域得到co氣體保護，避免了熔滴和熔池金屬被空氣氧化和氮化。同時，在電弧高溫下co氣體發(fā)生分解： co=co+-q 分解產(chǎn)物的體積比分解前增加了一半，這有利于增強保護效果

7、：另一方面，分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，對電弧產(chǎn)生強烈的冷卻作用，引起弧柱收縮，使電弧熱量集中，焊絲的熔化率高，母材的熔透度大，焊接速度快，能夠顯著的提高焊接效率。co保護電弧時，根據(jù)焊絲直徑和焊接參數(shù)的不同，溶滴過渡形式也不同。 （1）細絲（焊絲直徑為1.2mm）一般以小電流、低電弧電壓的短路過渡進行焊接。這時焊絲端部的溶滴以熔池短路接觸的形式向熔池過渡。 （2）中絲（焊絲直徑為1.6-2.4mm）大都采用較大電流和較高電壓進行焊接，熔池過渡呈現(xiàn)細滴排斥過渡，甚至射滴過渡。這是一種自由過渡形式。 （3）粗絲（焊絲直徑為2.4-5mm）常采用大電流和較低電壓進行焊接。這時電弧基本上潛入熔池凹坑內(nèi)，溶滴

8、呈射滴過渡，甚至射流過渡。第二節(jié) co電弧焊接的優(yōu)點 由于采用co作為焊接保護氣體，該方法有以下優(yōu)點： 1） 生產(chǎn)效率高和節(jié)省能量。由于該焊接電流密度較大，通常為100-300a/mm,因此，電弧能量集中，焊絲的熔化效率高，母材的熔透深度大，焊接速度快，電弧能量集中，焊絲的熔化效率較高，母材的熔透深度大，焊接速度快，同時，焊接后不需要清渣，是一種高效節(jié)能的焊接方法。生產(chǎn)率可比焊條電弧高1-3倍。 2） 焊接成本低。由于co氣體和焊絲價格便宜，對于焊前的準備要求不高，焊后清理和校正工時少：同時，避免了焊條電弧焊中頻繁更換焊條的缺點。co電弧焊接的成本只有焊條電弧焊的40%-50%。 3） 焊接變

9、形小。由于電弧熱量集中，熱輸入低和co氣體具有較強的冷卻作用，使焊接工件受熱面積小，變形小。特別是焊接薄板時, co焊接變形比其他焊接方法時的變形小。 4） 對油和銹的敏感性很低。 5） 由于保護氣體的氧化性，焊縫中含氫量少，提高了焊接低合金高強度鋼抗裂紋的能力。 6） 當co電弧焊采用短路過渡形式時，可用于立焊、仰焊和全位置焊接。 7) 電弧可見性好有利于觀察，使焊絲對準焊縫位置。尤其是在半自動焊時可以較容易地實現(xiàn)短焊縫和曲線焊縫工作。 8) 操作簡單，容易掌握。第三節(jié) co焊接參數(shù)的選擇 co電弧焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼等黑色金屬。在電弧焊接時，由于熔池表面沒有熔渣覆蓋，co氣流又有

10、較強的冷卻作用，因而熔池金屬凝固的較快，但其中氣體來不及逸出時，就容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。 可能產(chǎn)生的氣孔主要有3種：一氧化碳氣孔、氫氣孔、氮氣孔。在我國普遍采用h08mn2sia焊絲來焊接低碳鋼和低合金鋼，此焊絲含碳量低，而且有足夠的mn和si,出去脫氧作用外，剩余部分留在焊縫中，提高了焊縫的力學性能和抗裂性能。 工件壁厚小于3mm，屬于薄壁板，焊絲直徑1.2mm，一般以短路過渡進行焊接。其特點是電壓低、電流小，適合于焊接薄板以及進行全位置焊接。焊接薄板時，生產(chǎn)效率高、變形小。而且操作上容易掌握，對焊工技術(shù)水平要求不高。此外由于焊接參數(shù)小，焊接過程光輻射、熱輻射和煙塵輻射等都比較小。co焊接薄

11、板時，應(yīng)保證焊縫成形和不燒穿。顯然應(yīng)減少焊接電流。為保證小電流的焊接穩(wěn)定，往往采用細焊絲。在這種情況下，如果選用較高的電弧電壓，必然獲得大滴過渡，由于焊絲端頭的大溶滴不斷搖擺和電弧斑點的跳動，而使得電弧不穩(wěn)定和引起焊縫成形不良。為克服這一現(xiàn)象，常對電弧電壓降低。直到行程穩(wěn)定的短路過渡。短路燃弧過程交替變換，燃弧階段電弧熱直接加熱焊絲與母材，而短路階段只在焊絲伸出部分因?qū)щ姸a(chǎn)生電阻熱?？梢姡诙搪泛附舆^渡焊時，對母材及焊絲的加熱過程都有周期性的特點。這就保證了薄板材料在燃弧電流時加熱熔化，而在短路時熔池凝固，得到較小的熔深，有利于薄板焊接。表2-1是3種不同直徑焊絲的短路過度焊接參數(shù)，此時的飛

12、濺最小，焊接過程穩(wěn)定?？紤]到焊接效率和焊接電纜的長度等因素，實際的焊接電流范圍均比表2-1所示的要大一些。 表2-1 不同直徑焊絲典型的短路過渡焊接參數(shù)焊絲直徑/mm0.81.21.6電弧電壓/v181920焊接電流/a100 110120 135140 180 焊接速度對焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量都有重要影響。當焊接速度增加時，將焊縫熔寬，熔深和堆積高度都相應(yīng)降低。當焊接速度過快時，會使氣體保護的作用受到破壞，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。同時焊縫的冷卻速度也會相應(yīng)提高，因而降低了焊縫金屬的塑性的韌性，并會使焊縫中間出現(xiàn)一條棱，造成成形不良。當焊接速度過慢時，熔池變大，焊縫變寬，易因過熱造成焊縫金屬組織粗大或

13、燒穿。因此焊接速度應(yīng)根據(jù)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量選擇。 氣體流量大小取決于接頭型式板厚、焊接規(guī)范及作業(yè)條件等因素。通常細絲焊接時氣流量為5-15l/min，粗絲焊接時為20-25l/min。焊絲伸長度。合適的焊絲伸出長度應(yīng)為焊絲直徑的10-20倍。焊接過程中，盡量保持在10-20范圍內(nèi)，伸出長度過大時，容易發(fā)生過熱而成段熔斷，飛濺較大、焊縫成形惡化，焊接過程不穩(wěn)定，難以操作。同時，焊絲伸出長度較大時，噴嘴母材之間的距離較大，因此氣體保護效果差，甚至可能產(chǎn)生氣孔。相反，焊絲伸出長度減小時，焊接電流增加，弧長略變短，熔深變大，焊接飛濺金屬大量粘附到噴嘴內(nèi)壁。同時，還妨礙觀察電弧，影響焊工操作。當伸出長

14、度過小時，容易使導電管過熱而夾住焊絲，甚至燒毀導電嘴，使焊接過程不能正常進行。由工件厚度：1-3mm 查焊接工藝手冊焊絲直徑：1.2mm 焊接電流：120 135a 焊速：20-30m/h 電弧電壓：19-23v 氣體流量：6-12l/min選擇焊機：e200氣體保護焊機輸入電壓：380v 空載電壓：17-31v 工作電壓：16-24v額定電流：130a 工作電流：30-200a 焊絲直徑：0.8-1.2mm 送絲速度：1.5-12.5m/min 送絲方式：推絲第四節(jié) co焊接的起弧和收弧在自動焊時，噴嘴母體之間的距離不好控制，這個距離過大，則氣體保護效果惡化。當焊絲以一定速度沖向母材時，往往

15、把焊槍頂起，結(jié)果使焊槍遠離母材，從而破壞了正常保護。起弧時切忌在焊絲和工件接觸時按下焊槍按鈕。在這種情況下起弧，往往造成很大的飛濺，并可使導電嘴堵塞，結(jié)果使焊絲和導電嘴粘在一起，還可能出現(xiàn)返燒，甚至燒毀導電嘴。起弧之前應(yīng)該在焊絲端頭與工件表面之間保持一定距離的情況小按焊槍按鈕。起弧處由于工件的溫度較低，所以，熔深較淺。另外，由于焊接過程不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生缺陷。為防止這種缺陷的影響，要求在工件旋轉(zhuǎn)180度后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度，多焊接2-5mm。補償起弧那段時間的焊接缺陷。二氧化碳焊接引弧的狀態(tài)如圖2-2所示。起動后，焊絲送進并逐漸接近母材，一旦與母材接觸，電源將提供較大的短路電源，利用在a點附近的

16、焊絲爆斷，進行引弧。如果在b點 爆斷，由于ab的距離超過電弧可能保持的最大弧長，則電弧立即熄滅，引弧失敗。所以在a點爆斷是引弧成功的必要條件。 圖2-2 接觸引弧時的狀態(tài)當焊接電流較大時，在焊道結(jié)束的部位總要產(chǎn)生凹坑，稱為火口。則焊縫的幾何形狀不良和影響焊接強度外，還極易產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷，所以必須填滿火口。另外，還要避免焊絲與工件粘合或者焊絲與導電嘴粘合等。還需要收弧。一般都以短路過渡形式填充火口。為了防止焊絲與工件粘合，應(yīng)該先停絲，利用送絲機的慣性減速送進，焊接電源延時大約0.3s(這時電源電壓可以稱為火口填充電壓，還可以進一步降低，以便去掉焊絲端頭球滴）查焊接工藝手冊確定引弧時控制開關(guān)

17、接通0.3s,收弧時控制開關(guān)接通0.3s。 第三章 旋壓輪焊接機設(shè)計第一節(jié) 自動焊機主要的組成部分 1）焊接裝置： 焊接設(shè)備的主要組成部分。 2）氣源裝置：為入槍氣缸和壓緊氣缸提供氣源。3）焊槍伸出機構(gòu)：帶動焊槍對工件焊接。4）工件旋轉(zhuǎn)與壓緊機構(gòu)：夾緊工件時旋轉(zhuǎn)工件，圓周焊接。5）電氣控制柜：對設(shè)備狀態(tài)操作和監(jiān)控。6）門裝置：焊接時防止吹風影響焊接效果及焊接的安全性。7）設(shè)備支架：各種配件的載體。第二節(jié) 控制對象主要的控制對象有：一臺步進電機；四個電磁換向閥；外接一臺松絲焊接機器?？刂埔螅?） 利用開關(guān)信號和plc控制電磁換向閥，實現(xiàn)對氣缸的順序控制，從而實現(xiàn)工件的定位夾緊。2） 通過行程開

18、關(guān)和plc控制步進電機的驅(qū)動器及焊槍，實現(xiàn)工件的焊接過程。第三節(jié) 電氣控制方式的要求根據(jù)客戶所需，該焊接設(shè)備電氣系統(tǒng)主要有以下5點要求： 1）氣壓傳動方式：工件的夾緊和焊槍的進給都采用氣壓傳動。 2）無級調(diào)速: 調(diào)節(jié)帶動工件旋轉(zhuǎn)的電動機速度，保證焊接工藝的要求。 3）自動焊接工作方式：自動焊接時，工作流程如圖紙所示。4）可視化操作：能方便的對焊接設(shè)備進行操作和監(jiān)控。5）運行穩(wěn)定可靠：故障率低，維修方便。在以下章節(jié)中將對各種要求的解決方案和主要元件以及軟件的設(shè)計做相應(yīng)的介紹。第四節(jié) 自動焊機的控制流程 控制過程：按下啟動按鈕sb2,氣泵運轉(zhuǎn)，氣瓶充氣，待壓力穩(wěn)定到0.8mpa后，按下sb4,二氧

19、化碳焊機接通電源，指示燈亮（調(diào)節(jié)焊機的送絲速度和電流的大小）。按下按鈕sb5，單控二位三通電磁換向閥ya1得電，氣動回路主閥開關(guān)接通，氣動回路通氣，等待各氣缸復位（復位沒有嚴格要求，只要便于安裝工件即可）放好工件。按下按鈕sb6，單控二位五通電磁換向閥ya2得電，定位缸伸出，接近開關(guān)sq1接通，電磁換向閥ya3得電，夾緊缸伸出，夾緊工件后回路壓力升高，當壓力上升到壓力開關(guān)sp1的調(diào)整壓力時，單控二位五通電磁換向閥ya4得電,帶動雙焊槍的氣缸同時伸出，在兩氣缸行程端部有接近開關(guān)sq2、sq3。當接近開關(guān)的指示燈都亮起時，發(fā)出信號，同時plc的定時器t1開始計時，時間設(shè)定為10s,等待時間到，km

20、3通電焊槍起弧，同時plc發(fā)送47000個脈沖給步進電機驅(qū)動器，步進電機旋轉(zhuǎn)。plc定時器t201計時，計時到0.3s時,km3斷電，流過焊絲的電流轉(zhuǎn)化為正常的焊接電流，plc內(nèi)特殊功能繼電器m8029在脈沖發(fā)送結(jié)束后，km3通電，焊槍收弧，同時計時器計時，時間設(shè)定為0.3s，時間到，km3斷電，停止焊接，等待15s后，ya2、ya4失電，定位缸復位，焊槍伸出缸復位。步進電機反轉(zhuǎn)，回到原點。ya3失電，松開焊件，取走工件放好下一個毛胚，繼續(xù)加工。第四章 電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計針對系統(tǒng)電氣方面提出的各種要求，這里主要介紹對于系統(tǒng)要求解決的方案，和部分電路的設(shè)計。第一節(jié) 氣動回路的設(shè)計 工件在焊接時，需

21、要采用夾緊裝置夾緊才能焊接，同時入槍也需要上下伸縮。這里采用氣壓傳動，而不采用液壓傳動，因為和液壓傳動相比氣壓傳動有以下優(yōu)點： 1） 氣壓傳動的工作介子為空氣，空氣可以從大氣中取之不盡，將用過后的氣體排入大氣，排氣方便，不會污染空氣； 2） 宜于遠距離傳動和控制。由于空氣的黏性很小，在管路中傳動的阻力損失遠遠小于液壓傳動系統(tǒng)，因此與液壓傳動相比氣壓傳動更宜于遠距離傳動和控制； 3） 使用維護方便。由于氣壓傳動工作壓力低，元件的材料性能和制造精度低，結(jié)構(gòu)簡單，因此價格較低。同時維護簡單，使用安全； 4） 傳動與控制響應(yīng)快； 5） 適應(yīng)工作環(huán)境能力強。氣動元件可以根據(jù)不同場合，選用相應(yīng)材料，使元件

22、能夠在惡劣的環(huán)境下（易燃、易爆、強磁、粉塵、強震動、強腐蝕等）進行正常工作。氣壓傳動由氣源裝置、氣動輔件、氣動執(zhí)行元件、氣動控制閥、氣動邏輯元件、氣動儀表組成。驅(qū)動工作的動力是由氣源裝置提供的，氣源裝置的主體式空氣壓縮機，由于空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣所含的雜質(zhì)比較多，因而不能直接提供給設(shè)備，因此一般氣源裝置還包括空氣凈化裝置，同時設(shè)備使用時一般也使用空氣凈化裝置進一步凈化壓縮空氣。該焊機工作時需要有兩個焊槍的分別進給，和工件的壓緊，考慮到減小工人勞動強度和提高生產(chǎn)效率，采用plc控制電磁換向閥來實現(xiàn)順序動作，動作準確可靠，控制精度高。下圖4-1所示的氣動原理圖就可以實現(xiàn)該功能。 圖4-1系統(tǒng)中

23、有主要用到的控制元件有：(1）單控兩位五通電磁閥 （ya2 ya3 ya4）,單控二位3通電磁換向閥（ya1）(2）雙作用式普通氣缸(3）氣動三聯(lián)件 電磁閥動作順序表4-1動作ya1ya2ya3ya4初始狀態(tài)-復位+-定位+- -夾緊輪盤+ -焊槍伸出+ +焊槍縮回+-+-松開工件+- -根據(jù)氣缸工作氣壓和電路的布置選取24v的直流電磁換向閥比較合適，具體可選型號如下表4-2 表4-2 選擇4v210-06 dc24v 比較合適。第二節(jié) 步進電機及驅(qū)動器 一、步進電機的選擇在焊接過程中，要求工件旋轉(zhuǎn)，因為采用雙焊槍焊接，且焊接收尾處要超出2-3cm，所以要控制工件旋轉(zhuǎn)180+x度（x的大小根據(jù)

24、軸套具體的直徑而設(shè)定），步進電機控制方便精度也高。 步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在

25、各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。參照其他專用機器的傳動選用三相混合式fhb31115 型步進電機比較合適具體參數(shù)如下圖4-2，采用三相三拍的工作方式：a-b-c.步距角為1.2度。 圖4-2二、步進電機驅(qū)動器的選擇 根據(jù)選用的步進電機已經(jīng)給出相應(yīng)的適配驅(qū)動器，如圖2-2所示選擇hbq30722a，該驅(qū)動器的接線示意圖

26、如圖4-3所示，具體的實際接線將在電路圖做具體描繪。圖4-3第三節(jié) 斷路器 根據(jù)新華電器集團有限公司產(chǎn)品選型資料，選擇型號為：c65n 3p d50a 施耐德小型低壓斷路器2臺 規(guī)格3p額定電流50a 滅弧方式:真空斷路器nse160n 4p160 施耐德電路總斷路器1臺 規(guī)格4p額定電流160a 滅弧方式:真空斷路器 施耐德系列斷路器，適用于交流50hz或60hz,額定電壓單相220v，三相380v及以下額定電流1-63a的電路中，具有漏電、過載、短路等保護功能。當有人觸電或電路泄漏超過規(guī)定值時，漏電斷路器能在0.1s內(nèi)自動斷開電源保障人身安全和防止設(shè)備損失。本產(chǎn)品體積小、重量輕、部件通用性

27、強，外型美觀，導軌安裝，使用方便。本產(chǎn)品適用于工業(yè)、商業(yè)、高層建筑和民用住宅等各種場所，產(chǎn)品符合gb6829-95、iec898-95、iec755標準。第四節(jié) 開關(guān)電源 選擇型號：s82h-3324（歐姆龍） 數(shù)量：1個 容量：150w；輸入電壓：220v； 輸出電壓/電流：24v/1.3a特點： 全面采用高溫電解電容，確保系統(tǒng)長壽命高可靠性。 能量分散系統(tǒng)設(shè)計，印刷線路板受。外部壓力降低到極限。 采用高級環(huán)氧線路板，強度、耐濕性高。 接線端子臺吸能構(gòu)造，撞擊保護等級高。第五節(jié) 接近開關(guān)c節(jié)、位置 a1 型號：smtso-8-k-led-24-150855 數(shù)量：3個 輸如電壓：dc24v

28、輸出電流能達100ma 焊接屏蔽式行程開關(guān)與電感式行程開關(guān)smt工作方式相同，但他有一個特點，當行程開關(guān)檢測到變磁場時，開關(guān)信號會被凍結(jié)這防止了焊接操作期間，不正確的開關(guān)動作，smtso行程開關(guān)用于焊接機械，焊接操作會產(chǎn)生高強度的變換磁場。對普通接近開關(guān)的干擾很大，會發(fā)生錯誤動作。所以此類型的接近開關(guān)是最佳選擇。特點： 種類豐富,可根據(jù)條件選擇最佳型號。 帶有l(wèi)ed指示燈，可以顯示開關(guān)狀態(tài)。 耐熱，焊接屏蔽，耐腐蝕。 不受周圍金屬的影響。第六節(jié) 壓力開關(guān) 型號：sns-120 數(shù)量：1個輸入電壓：dc24v 調(diào)整范圍最高為2mpa特點： 多點接觸轉(zhuǎn)換功能 采用“單刀雙擲”觸點機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 新穎

29、的微動開關(guān)結(jié)構(gòu)，保證了可靠的轉(zhuǎn)換功能 手動控制不需要任何工具即可進行電觸點功能試驗 靈巧的安裝板，可適用于不同的安裝場合第七節(jié) 熱繼電器型號：k8ab-pa2 數(shù)量：2臺模式：三相三線模式 ac380v時間誤差：設(shè)定值的10（最小誤差：50ms） 機械壽命：1000萬次 電氣壽命：5萬次第八節(jié) 電流傳感器 型號lhb-300a直流電流傳感器/變送器 輸入電流：20a/50a/100a/150a/200a/300a（具體輸入額定值用戶可指定 輸出：dc05v/420ma 供電：+12v/+24v 精度： 孔徑： 線性度： 工作溫度： 第五章 plc控制設(shè)計第一節(jié) 選用可編程控制器的優(yōu)點生產(chǎn)過程控

30、制用微機通常有單板機及單片機、個人計算機、工業(yè)pc控制機、std總線控制系統(tǒng)和可編程控制器(plc)。單片機及個人計算機作為控制器都不宜用于工業(yè)現(xiàn)場，其抗干擾能力差，環(huán)境的適應(yīng)性也較差，在工業(yè)現(xiàn)場使用時要預(yù)先采用很多抗干擾措施。工業(yè)pc控制機成本較高，適用于需進行大量數(shù)據(jù)處理、可靠性要求高的工業(yè)測控系統(tǒng)。std總線控制系統(tǒng)是工業(yè)控制領(lǐng)域的一種標準總線，組成系統(tǒng)時主體為積木式機構(gòu)，各種功能模板采用統(tǒng)一的標準尺寸。可編程控制器是在繼電器邏輯控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用微處理器技術(shù)發(fā)展起來的既有邏輯控制、計時、計數(shù)、分支程序、子程序等順序控制功能，又能完成數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、操作顯示、聯(lián)網(wǎng)通信等

31、功能的新型工業(yè)控制器?？删幊炭刂破黧w積小、抗干擾能力強、運行可靠，可以直接裝入強電動力箱內(nèi)使用，并且功能齊全，運算能力強，編程簡單直觀，目前在工業(yè)控制過程中正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)、模擬控制系統(tǒng)以及用小型機實現(xiàn)的直接數(shù)字控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)的控制微機選用可編程控制器，下面的幾節(jié)內(nèi)容將對plc的控制原理和編程做簡單的介紹。第二節(jié)plc的整體結(jié)構(gòu)和工作原理 plc采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器cpu(中央處理單元)、存儲器ram（隨機存儲器）/rom(只讀存儲器)、輸入輸出（i/o）接口電路、通信接口及電源組成。與普通計算機相比，plc不僅有專用的接口，而且還有使用于工業(yè)控制編程

32、器存儲器系統(tǒng)程序序用戶程序數(shù)據(jù)cpui/o擴展接口輸出接口外部設(shè)備接口輸入接口i/o擴展單元的編程語言plc的基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。 圖5-1 plc的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié) 工作過程和控制原理 plc控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的繼電器控制電路有相同之處，也是由輸入，邏輯控制和輸出三部分組成。plc內(nèi)部可以看成是由許多輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等組成。plc循環(huán)掃面工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理與自診斷、通信處理、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。工作過程就是用戶程序的執(zhí)行過程，由于采取了循環(huán)掃面的工作方式，所以在無跳轉(zhuǎn)的情況下都是從第一條指令開始順序到最后一條指令，結(jié)束后在進行下一

33、次掃描。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期。執(zhí)行過程中主要由三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出處理。1)采樣階段：按順序讀取全部輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。2)程序執(zhí)行：cpu根據(jù)用戶程序，按照輸入和輸出的狀態(tài)進行邏輯運算并將結(jié)果寫入輸出映像寄存器。3)輸出處理：cpu執(zhí)行完所有指令并把結(jié)果寫入輸出鎖存器中，并將信息輸出驅(qū)動外部負載。由于輸入信號一般為開關(guān)信號或電壓、電流形成的信號源，它們必須轉(zhuǎn)化成微處理器的電平信號，所以必須加入變換器。同樣，微處理器輸出的電平信號也必須轉(zhuǎn)化為控制設(shè)備所需的開關(guān)信號或電壓、電流信號，所以也要加入變換器。由此構(gòu)成plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖5-2所示。按

34、鈕開關(guān)等輸入變換器微處理器（含存儲器）輸出變換器控制對象（電磁閥、燈、電機） 圖5-2 plc 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖某些輸入量是連續(xù)變化的模擬量，如壓力、流量、溫度、速度等，而某些執(zhí)行機構(gòu)要求plc輸出模擬信號，如伺服電動機、調(diào)節(jié)閥、記錄儀等，plc的cpu只能處理數(shù)字量，這就產(chǎn)生了將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號及數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號的模擬量i/o口模塊。模擬量輸入接口的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標準信號轉(zhuǎn)化成適合plc內(nèi)部處理的由若干位二進制數(shù)字表示的信號，經(jīng)plc進行數(shù)字運算后，將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量輸出，再去控制執(zhí)行機構(gòu)。模擬量輸入接口接收標準模擬信號，無論是電壓信號還是電流信號均可。這里

35、標準信號是將符合國際標準的通用交互電壓、電流信號值，如4-20ma的直流電流信號，1-10v的直流電壓信號等。工業(yè)現(xiàn)場中模擬信號的變化范圍一般是不標準的，在送入模擬接口時一般都需經(jīng)變松處理才能使用。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)化為標準的電壓或電壓，通過a/d轉(zhuǎn)化器將模擬量變成數(shù)字量送入plc，plc根據(jù)數(shù)字量的大小便能判斷模擬量的大小。圖5-3為a/d轉(zhuǎn)化的過程。傳感器模擬信號變送器標準電流或電壓a/d 轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號plc 圖5-3 a/d 轉(zhuǎn)換過程圖 plc的控制原理為：將輸入信息采入plc內(nèi)部；執(zhí)行邏輯功能；輸出到達控制要求。plc的邏輯部分由大規(guī)模集成電路構(gòu)成的微處理器和存儲器組成，對

36、微處理器進行軟、硬件的開發(fā)，提供了許多適用于電氣控制的邏輯部件。它主要有繼電器邏輯（與、或、非運算）、定時器、位移寄存器、觸發(fā)器等，均為“軟”器件，并提供這些邏輯部件的符號和語句的編程語言。plc通過編程器編制控制程序，可以將plc內(nèi)部各邏輯部件按照工藝要求進行組合，以實現(xiàn)一系列的邏輯控制功能。plc控制系統(tǒng)設(shè)計圖5-4 圖5-4 plc控制系統(tǒng)設(shè)計 第四節(jié) plc 選型 plc的選型基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需求?？刂葡到y(tǒng)需要什么功能，就選擇具體什么樣功能的plc。當軟要兼顧維修、備件的通用性。在功能的選擇方面，要注意的是特殊功能的需要。這就是要選擇具有所需功能的plc主機，還要根據(jù)需要選

37、擇相應(yīng)的模塊，例如開關(guān)量的輸入輸出模塊、模擬量的輸入輸出模塊、高速計數(shù)模塊、通信模塊和人機界面單元等。根據(jù)企業(yè)要求，要用plc控制步進電機，要用plc發(fā)送連續(xù)的脈沖信號給步進電機驅(qū)動器，不可用輸出繼電器產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號，因為如果輸出為繼電器輸出型，硬件繼電器的觸點在高頻率的接通斷開運行中，短時間內(nèi)就將損壞。所以要采用輸出為晶體管輸出型。準確的統(tǒng)計被控設(shè)備對輸入輸出點數(shù)的總需要是plc選型的基礎(chǔ)。把各輸入設(shè)備和被控設(shè)備詳細列出，然后在實際統(tǒng)計出i/o點數(shù)的基礎(chǔ)上加15%-20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴充。多數(shù)小型plc為整體式，除了按點數(shù)分成許多檔次外，還有擴展單元。例如fx系列plc主機為

38、16、24、32、64、80、128點六檔，還有多種擴展和單元。模塊式結(jié)構(gòu)的plc采用主機模塊與輸入輸出模塊、功能模塊組合使用方法，i/o模塊按點數(shù)分為8、16、32、64點不等。根據(jù)需求，選擇和靈活組合使用主機與i/o模塊。根據(jù)實際需要確定輸入/輸出功能和點數(shù)，其匯總表如表5-1 表5-1 輸入/輸出匯總表輸入端子輸出端子名稱代號端子編號名稱端子編號復位開關(guān)sb5xo0 繼電器ka1yo9啟動按鈕sb6x01繼電器ka2y08啟動按鈕sb7x02行程開關(guān)sq1x06繼電器ka3y07壓力開關(guān)sq4x09繼電器ka4y06行程開關(guān)sq2x07繼電器ka5y05行程開關(guān)sq3x08電機正轉(zhuǎn)按鈕s

39、b8x03驅(qū)動器cw-y04電機反轉(zhuǎn)按鈕sb9x04驅(qū)動器ccw-y03電機脫機按鈕sb10x05驅(qū)動器en-y00驅(qū)動器dir- y02驅(qū)動器cp-y01 在焊接過程中，要時刻檢測焊絲的傳遞速度和電流，保證焊接持續(xù)可靠性，要用到速度傳感器和電流變送器，然而傳感器輸出的是電流和電壓信號非數(shù)字信號，plc無法識別，就要用到plc的特殊功能模塊，模擬量i/o口模塊將來自各種傳感器外部設(shè)備的模擬值轉(zhuǎn)化為數(shù)值并輸入，或者將數(shù)值轉(zhuǎn)化為模擬量并輸出。模擬量輸塊fx2n-4ad ,有四個輸入通，道，其分辨率為12位，可選擇電流或電壓輸入選擇通過用戶接線來實現(xiàn)?？蛇x用模擬值范圍為dc(分辨率為5mv)或dc4

40、-20ma、dc-20-20ma。轉(zhuǎn)換的速度最高為6ms/通道。 plc 的輸入點為10個，輸出點為10個，以預(yù)留一定輸入/輸出點為原則，參照三菱fx1n系列型選擇整體式高性能，低成本的防三菱plc fx1n-40mt-2ad晶體管輸入輸出型比較合適，開關(guān)量輸入24點，16點晶體管輸出，模擬量輸入2路，其中y0、y1能發(fā)出兩路高速脈沖。此plc 有基本單元和特殊功能模塊組成（模擬輸入輸出模塊），可采用dc24v供電，也可適用交流18v供電。 第六章 plc編程第一節(jié) 可編程控制氣的編程語言一、 梯形圖編程 梯形圖是最常用的編程語言，是在電氣控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的，

41、與電氣操作原理相呼應(yīng)，具有形象直觀的特點。它是用圖形符號、常開觸點、串聯(lián)、并聯(lián)、繼電器線圈等，每一個接點和線圈均對應(yīng)一個編號。不同機型的plc，其編號方法不一。二、指令語句編程語句表類似于計算機匯編語言的形式，它是用指令的助記符來編程的，但比匯編語言更通俗易懂。語句表是由若干條語句組成的程序。語句是程序的最小獨立單元。每一個操作功能由一條或幾條語句來執(zhí)行。每條語句表示給cpu一條指令，規(guī)定cpu如何操作。plc的語句由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。其格式為：操作碼 操作數(shù)（指令） （數(shù)據(jù)）操作碼用助記符表示，它表示cpu要完成的某種操作功能，又稱編程指令或編程命令。plc全部編程指令的集合稱為指令

42、系統(tǒng)。不同廠家生產(chǎn)的可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)各不相同，但基本思想和編程方法是類似的，語句表編程通常是根據(jù)梯形圖來進行語句編程的。以三菱fx系列型機為例，其基本指令為：（一）基本指令 1.ld指令 動合觸點與母線連接指令，也稱為轉(zhuǎn)載或起始指令，每一個程 2.and指令 串聯(lián)動合觸點指令 3.ani指令 串聯(lián)動斷觸點指令 4.or指令 并聯(lián)動合觸點指令 5.ori指令 并聯(lián)動斷觸點指令 6out指令 輸出邏輯運算的結(jié)果，將一個邏輯運算的結(jié)果輸出到 一個指定的繼電器 7.out-not指令 輸出取反后的邏輯運算。將一個邏輯運算的結(jié)果取反， 輸出到一個指定的繼電器 8.anb指令 兩個觸點組串

43、聯(lián)連接指令 9.orb指令 兩個觸點組并聯(lián)連接指令 10.定時器t指令 接通延時（定時）指令 11.pls上升沿脈沖 上升沿檢出指令 12.set指令 線圈接通保持指令 （二）應(yīng)用指令 1.mov指令 傳送數(shù)據(jù) 2.plsr指令 有加減速脈沖輸出指令 3.stl指令 步進指令開始 4.zrst指令 步進指令復位（三）特殊功能繼電器m8029 m8029也是一個常用的特殊繼電器，它是指令執(zhí)行完成標志。既在指令執(zhí)行完成后，輸出這個m8029信號。因為m8029是指令執(zhí)行完成標志，那在編程時就可以用這個標志做以下一些工作。判斷指令是否執(zhí)行完成，通過判斷m8029是否接通，可以判斷指令是否完成?？梢杂?/p>

44、這個標志啟動下一個執(zhí)行指令，在程序中有時會有多個執(zhí)行指令，一個指令需要在前一個指令執(zhí)行完成后再去執(zhí)行，那就可以用上一個指令的完成標志去啟動下一個指令。 1）m8029雖是指令執(zhí)行完成標志，但不是所有的指令執(zhí)行完都會輸出這個標志，是部分指令，如手冊中提到的dsw（數(shù)值開關(guān)）ramp（斜坡信號），以及在控制伺服、步進電機時用到的定位指令或是脈沖指令。 2）m8029要是在指令正常完成后才會輸出，如果是指令在執(zhí)行過程中，指令前面的條件不成立，造成指令沒有完全執(zhí)行完就停止執(zhí)行，則這個標志不會輸出。 3） m8029指令完成信號，只是一個脈沖信號，它只是在對應(yīng)的指令完成后的一個掃描周期時成立，在其后的掃

45、描周期會斷開。這樣如果是監(jiān)控程序時肉眼去觀察這個信號有沒有接通是很難看到的，如果是編程時需要瞬時信號，那就可以直接用m8029信號，如果需要連續(xù)的信號，那可以用m8029置位一個信號。三、三菱fx1n系列plc的編程元件及編號 輸入繼電器x： x0x43（可擴展） 輸出繼電器y： y0y27（可擴展） 輔助繼電器m： 普通用-m0m383 保持用-m384m511 特殊用-m8000m825 狀態(tài)寄存器s： 初始狀態(tài)-s0s9 普通用-s10s999 保持用-s0s999 定時器t： 100ms-t0t199 10ms-t32t62 1s累計-t246t249 100m累計-t250-t255

46、 計數(shù)器c： 16位增計數(shù)器（普通）-c0c15 16位增計數(shù)器（保持）-c16c199 32位可逆計數(shù)器（普通）-c200c219 32位可逆計數(shù)器（保持）-c220c234 數(shù)據(jù)寄存器d： 16位普通用-d0d127 16位保持用-d128d7999 16位特殊用-d8000m8255 16位變址用-v0v7、z0z7 指針n、p、i ： 嵌套用-n0n7 跳轉(zhuǎn)用-p0p127第二節(jié) 焊機軟件設(shè)計一、關(guān)于編程計算 步進電機選擇三相混合式fhb31115，工作方式為三相六拍，步距角為w=1.2度，軸套的直徑d=3045mm,焊接速度為v=2030m/h，步進電機到工件的傳動比r=300。工作臺的步距角：焊接速度：v=2030m/h=5.568.33mm/s 單槍焊接焊縫長度l：在實際焊接過程