基于PLC控制的钉头管自动焊控制系统设计

　　O引言

　　钉头管是石化企业管式加热炉中的换热设备，主要用于热能的交换。它比翅片管效率更高且易于外表面清洁，但生产却复杂得多。它由钢管与密布其表面的钉头组成.一般在3~9 m的钢管外表面要密集地焊3000～10000个钉头。目前国内钉头管的生产厂家很多，采用的焊接方法和工艺也不同。主要有电弧螺柱焊、电容储能焊、电阻焊、埋弧焊等。

　　目前，国内有些钉头管生产采用手工加工方式，存在着工艺落后、生产效率低、劳动强度大、能耗高、焊接质量不稳定等问题，已不能满足现代生产的需要。针对以上问题。笔者研制了一套全自动钉头管焊接设备。

　　本文重点讨论了设备的控制系统。设计出了以“PLC CPU+交流伺服系统”为核心的PLC控制系统。由于PLC系统具有运算速度快、指令丰富、功能强大、可靠性高、抗干扰光电隔离输入，输出接口电路等特点。其取代了工业上传统硬件连接的继电器逻辑控制系统，使设计更加简洁，操作更加方便、可靠。另外。本系统另一大特点就是采用PLC高速脉冲输出Yo，Y。进行两路独立的脉冲输出，然后经过全数字交流伺服驱动器中电子齿轮放大后对交流伺服电机进行速度控制及位置控制。

　　1钉头管的工艺过程及系统的控制要求

　　1.1钉头管的工艺过程

　　如图1所示。将此设备工艺过程概括为以下几点：

　　(1)按动开启按钮，各个部件复位;

　　(2)1#气缸(水平)动作，使送钉杆对准焊枪;

　　(3)2#气缸动作，完成上钉动作;

　　(4)1#气缸复位;

　　(5)5#气缸动作，将焊枪接近工件，同时，送药

　　电机转动给药，停止;

　　(6)3#气缸向上提起5 mm，实现引弧;

　　(7)5#气缸复位;

　　(8)焊管转动一步;

　　(9)完成1个圆周焊接后，机头向前移动一步，进行第2个圆周的焊接。

　　1.2对系统控制的要求

　　设计PLC应用程序时，为了保证设计系统的可靠运行，需要遵循一定的步骤，具体步骤有：确定系统的控制要求，设计PLC应用系统之前，必须了解该PLC控制系统需要完成什么样的任务，如果系统的控制要求有偏差，那么就有可能设计出的系统，甚至整个系统无法使用。因此，本文首先对钉头管的工作原理及工艺过程进行了剖析。对系统的控制要求进行如下设计：

　　(1)控制系统分为“自动，手动”2种状态。

　　(2)当采用自动方式时只要按下“Start”开始按钮，系统将按照预先设定的程序自动实现钉头送进，自动送焊剂，自动加压、焊接、转动以及焊接机头自动前进，钉头管焊接完毕后，焊接机头自动返回工作台原点位置。