基于PLC的闪光焊机控制系统

　　0 引言

　　闪光焊接技术保证了焊缝与母材的组织及程度接近，可以获得几乎与母材等性能的优质焊头，是目前国际冶金行业比较先进的加工工艺。目前，我国闪光焊接技术水平与国外相比有较大差距，国内在应用闪光焊接技术焊接大型构件时，设备主要依靠进口。2007年唐山钢铁集团与河北工业大学共同承担河北省科技攻关项目，完成进口闪光焊机控制系统的分析和研究，为闪光焊机的国家化奠定基础。唐钢2004从Ft本三菱公司引进用于酸洗生产线上的薄板闪光焊接系统，生产运行良好。三菱NMW.C1375F型闪光焊机的工作过程是用机器内部的旋转剪将首带钢的尾部和尾带钢的头部切除，然后根据自动设定的焊接条件将它们焊接在一起。焊接完成后，由安装在机器内部的刮削刀快速清理焊缝[1]。该系统采用以PLC为核心的控制系统和先进的CC-Link现场总线技术实现了焊接的智能控制，从而提高了生产效率[2]。

　　1 生产工艺和流程

　　闪光焊机的结构极其复杂，由电极位置设定、人出口主夹和中心夹、顶锻缸、顶锻塞、移动机架、旋转剪、刮削刀等液压回路组成。其中电极位置设定液压回路完成初始位置、剪切位置、焊接位置、刮削位置和维修位置的设定;入出口主夹和中心夹液压回路完成在焊接过程中对带钢的夹持;顶锻缸、顶锻塞和移动机架液压回路完成闪光焊接的闪光和顶锻;旋转剪液压回路完成头带钢和尾带钢的剪切;刮削刀液压回路完成焊后部分刮削处理，各部分的液压回路均由PLC控制。

　　NMW.C1375F型闪光焊机的焊接过程共40个步骤，焊接流程如图1所示。

　　2 硬件配置

　　焊机控制系统采用三菱公司MELSEC—QnA系列Q3A PLC作为控制器。QnA系列PLC属于三菱公司大中型PLC产品，采用模块化结构设计，此系列产品的组成和规模灵活可变，通信能力强大，性能水平居世界领先地位，适合在各种复杂机械、自动生产线的控制场合应用。本系统由8个输入模块负责数据的采集，6个输出模块负责执行机构的输出，其中1个输出模块将数据输入到模式卡FCG中，5个模数转换模块负责模拟信号与数字信号的相互转换，另外附有7个占空单元模块。

　　焊机通信系统采用CC.Link现场总线技术，通过CC—Link总线电缆连接远程I/O模块。CC—Link是三菱电机以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布的开放式现场总线，具有性能卓越、用途广泛、节省成本、应用方便等突出的优点。本系统带有4个特殊功能模块负责数据的通信，CPU通过主站通信模块AJ6IBT11和CC—Link总线连接现场的27个从站，从而进行远程控制。自动操作台(PWA)上人机操作界面采用三菱A985GOT—TBA触摸屏，PLC通过AJ71QC24N串行通信模块与触摸屏进行通信，AJ71QC24N带有RS.232C和RS-422接口各一通道，在触摸屏上可以直接进行参数设定和远程操作监视。网络系统方面，PLC通过以太网通信模块AJ71QE71N—B5T与上位机进行通信。AJ71QE71N—B5T的功能是在IOBASE5或10BASE—T网络中作为1个节点，将AJ71QET1N.B5T并入网络中，允许焊机控制器与二级计算机或其它节点之间进行数据传输。