PLC控制側墻龍門式雙頭點焊機

 　　側墻龍門式雙頭自動點焊機是80年代初從東德引進，用于鐵路車輛冷藏車側墻板與側墻立柱的全自動點焊。由于該設備運行的時間長，元器件損耗嚴重且缺少備件，故障率不斷提高，直接影響正常的生產過程，因此決定在維修該設備機械系統的同時進行電器系統的重新設計，并采用先進的可編程控制器PLC控制整個系統的運行。

圖1　側墻板與側墻立柱連接的焊點分布

2．1　焊接裝置

圖2　焊接回路原理圖
2．2　龍門架運行系統

圖3　龍門架運行原理圖
2．4　PLC控制系統

根據要求，該PLC系統由一個10槽母板、一個CPU模塊、5個ID212輸入模塊（每塊16點）、2塊OC225繼電器輸出的輸出模塊（每塊16點）、1塊ID212晶體管OC門的輸出模塊（16點）和1塊OC224獨接點（不互相共地，共8點）的繼電器輸出的輸出模塊所組成，各模塊在母板的分布如圖4所示。各模塊的地址與安裝在母板插槽的位置有關，它們之間可以互換。各模塊的類型、地址安排（通道號+通道內順序號）、以及外接器件的類型和作用如表1和表2所示。
表1中所有輸入模塊的型號均為ID212，其中005通道中，龍門架軌跡選擇開關根據側墻立柱的距離的不同有兩種選擇，實質上是選擇龍門架的其中一組步進距離的光電開關進行位置檢測。小車軌跡選擇和焊點數選擇相配合，以選擇每根側墻立柱所需的焊點數。小車步進距離的檢測是由兩組接近開關組成的。當選擇上軌跡時，實際是選擇其中一組接近開關進行位置檢測，此時可選焊點數為40和32；選擇下軌跡時可選焊點數為44、36和28點。
   
圖4　C200H模塊式PLC的I/O模塊分布 表1　輸入信號分配表 通道號 輸入信號類型 作　　用 005
（00～15） 選擇開關 墻板選擇、龍門架運行軌跡選擇、焊點數選擇、手動選擇、小車軌跡選擇等 006
（00～15） 按鈕開關 手動龍門架快、慢、啟停；手動油泵、水泵、風機啟停；手動小車啟停；自動啟停等 007
（00～15） 行程開關、壓力和
熱繼電器觸點 龍門架前后極限位置、小車左右極限位置、溫度、壓力、流量等信號 008
（00～15） 光電開關
接近開關 龍門架步進距離、步進軌跡的光電開關小車步進距離、步進軌跡的接近開關 009
（00～06） 繼電器接點 龍門架運行系統的變頻器的輸出及其運行狀態、故障信號、兩臺MED點焊控制器輸出的其運行狀態、故障報警信號 表2　輸出信號分配表 通道號 模塊型號及
輸出點類型 輸出器件類型 作　　用 000
（00～15） OC225
繼電器接點 指示燈、
發光二極管 龍門架、小車、油泵、水泵、風機、水溫、變頻器、梅達控制器等系統運行狀態指示 001
（00～15） OC225
繼電器接點 繼電器線圈 小車左右行、風機、油泵、水泵、電極上下運行等中間繼電器 002
（00～11） OD212
晶體管OC門 數碼管 每個工件的焊點數記數（共四位）
焊件數記數（共四位）<顯示屏> 003
（00～06） OD224
繼電器獨接點 繼電器線圈 兩臺梅達控制器的焊接啟動、變頻器速度選擇、正反轉控制信號 
3　系統的控制軟件設計 　　根據該系統的要求，通過分析，可把側墻龍門式雙頭自動點焊機的PLC控制系統的運行狀態分為手動、自動和故障三種狀態。由于系統中相互連鎖關系較多，動作循環過程較復雜。通過對其原理、動作順序進行深入剖析可將整個系統的PLC控制軟件設計分為手動、自動、故障處理、顯示驅動和綜合輸出驅動五大模塊來解決。各模塊間的關系如圖5所示。
 
圖5　控制軟件的組成
 　　手動部分主要用于焊前調整，其主要功能包括小車左右行、龍門架前后慢行、龍門架前后快行、電極升降、水泵、風機運行等。
故障部分主要用于焊機某一部分出現故障時。首先鎖定自動焊接程序，使焊接過程不可進行，同時允許某些手動功能的運行，以便進行相應的調試和維修，使故障的排除更加方便。
顯示屏驅動模塊是用戶的指示界面，它主要的功能是用來顯示每塊墻板的焊點數計數和所焊工件數計數。
綜合輸出模塊是手動功能和自動功能的最終驅動模塊，手動功能和自動功能的程序模塊中利用PLC的內部資源作為中間繼電器，來記憶程序運行的各種中間狀態。綜合輸出模塊的輸出是根據這些中間繼電器的狀態在每個掃描周期內進行刷新。
自動功能是整個控制軟件中最為復雜的一部分，也是整個軟件設計的重點，圖6給出了自動功能簡化的狀態流程圖。其主要動作順序的特點是在龍門架步進運行循環中包含小車步進運行的循環而實現逐個側墻立柱和逐個焊點的全自動焊接過程。全自動焊接的結束條件是龍門架前行到達前行的極限位置后，龍門架快回到原位停止。
 
圖6　全自動焊接功能狀態流程圖
4　結束語 　　用C200H可編程控制器對進口全自動側墻雙頭龍門點焊機進行技術改造后，并經投入使用兩年多的實踐證明，工作可靠、性能優良。且改造后的元器件替代容易方便，用戶反應良好。由此證明，用可靠性高、編程容易的PLC對一些早期進口的設備的電器控制系統進行改造是提高設備運行效率和利用率的一種行之有效的方法。