基于三菱plc控制的压缩机壳体仿形数控焊接控制系统
基于三菱plc控制的压缩机壳体仿形数控焊接控制系统[20200410140649]
摘要
压缩机壳体仿形焊接机是用于焊接压缩机上下壳的自动化焊接设备，在压缩机厂得到了广泛的应用。本文研究了一种基于三菱PLC（PLC:可编程逻辑控制器）控制的压缩机壳体仿形数控焊接控制系统。
本系统通过PLC、伺服电机及伺服器、距离感应器、触屏等多个模块共同作用，分析分解焊接技术的重要步骤，通过系统仿形和调速的控制方案，讨论一个切实可行的控制系统，实现焊枪位置与焊接速度的精准控制。在完成对硬件的选型分析之后，讨论根据控制流程编写软件调试的开发过程。此外，先进直观的人机界面能够减少工作人员的培训学习时间，减少企业使用成本。友好的组态界面可以简化设备的操作，提高焊接机连续工作的可靠性以及焊接准确度。更值得一提的是本系统可同时控制两个工位分别进行工作，即控制了硬件成本，又增加了实用性。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:PLC焊接机组态双工位
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 电焊机及电焊工艺 1
1.2.1 电焊机简介 1
1.2.2 电焊的工艺要求 2
1.3 焊接方式分析 2
1.4 课题拟解决的问题 3
第二章 系统硬件及电气接线 5
2.1 焊接控制系统总体设计 5
2.2控制系统功能模块硬件设计 5
2.2.1伺服电机及驱动器 5
2.2.2 脉冲发生扩展模块 6
2.2.3 A/D扩展模块 7
2.2.4直线位移传感器 8
2.3 PLC介绍及选型 9
2.3.1 PLC简介 9
2.3.2 PLC选型 10
2.3.3 输入输出分析 10
2.4 电气接线 12
第三章 系统软件编写 13
3.1 下位机PLC程序设计 13
3.1.1 GXDeveloper简介 13
3.1.2 程序设计及关键点程序介绍 14
3.2 上位机组态软件程序设计 16
3.2.1 界面的确定 16
3.2.2 组态程序的程序设计 21
第四章 系统调试 24
4.1 系统硬件调试 24
4.2 系统软件调试 26
4.2.1 PLC模拟调试 26
4.2.2 组态参数的设定及调试 27
第五章 总结与展望 28
参考文献 29
致谢 40
第一章 绪论
1.1 1.1 课题背景
随着近些年的我国产业结构调整，由劳动力密集型的产业高科技产业转变，自动化的生产线越发受到企业的欢迎，这样不仅降低了企业的生产成本，而且提高了产品的质量，减少了生产时间。人工焊接是传统的压缩机制造的一项重要步骤。而生产力的大力发展要求更快更高效的制造工艺，要求操作人员不能有错误，而自动化的生产线正好符合各家企业对于生产产品高质量、高效率、低成本的要求，于是各个企业都引进自动化的设备来提高自身在本行业的竞争力。本文将介绍一种基于PLC控制的压缩机壳体仿形数控焊接系统。
1.2 1.2 电焊机及电焊工艺
1.2.1 电焊机简介
电焊机（electric welding machine）具体而言就是具有下降外特性的变压器，将220V和380V交流电转变为低压直流电，按输出电源种类我们可以把电焊机分为两种，其中一种是交流电源的；另一种是直流电的。直流的电焊机实质上就是大功率的整流器，它分为正、负两极，当交流电输入进来，经过变压器的变压之后，然后经由整流器进行整流，最后输出的电源具有下降外特性，且在接通和断开的时候输出端均会有巨大的电压变化产生，这时由于瞬间短路，两极引燃电弧，我们可以借助产生的电弧来熔化焊材和电焊条，达到冷却后使其相结合的目标。焊接式变压器具有其自身独有的的特性，它的外特性是在焊条被引燃后使得电压剧烈下降的特性。
焊接因为灵活、牢固可靠、简单方便，经焊接后几乎与母材强度相同的优点而被广泛应用于工业的各个领域，例如容器、船舶、汽车、航天航空等多方位领域。
根据电焊机的不同应用领域，大体上有以下12种分类：对焊机、碰焊机、点焊机、压焊机、氩弧焊机、激光焊机、埋弧焊机、直流电焊机、交流弧焊机、闪光对焊机、高频焊逢机、二氧化碳保护焊机。
直流焊机与交流焊机的应用领域主要区别在于：直流焊机主要用于制造管道、压力式容器锅炉等重要的结构制造单位采用的焊接使用焊机。而交流焊机则更多的应用于一般的通用机械方面的或者农业方面机械制造单位的钢结构制造单位等。
1、逆变焊机应用领域大体上是一样，其优点在于焊机更加轻便、节能；
2、埋弧焊机多数情况下被应用于压力式容器锅炉的生产单位和大型的以钢结构生产为主的企业；
3、气体式保护焊机主要被应用于大型的钢结构生产单位或者一些通用机械如汽车制造厂、农用机械厂、，防盗门窗加工厂，生产压力式容器锅炉的厂家如今广泛的采用气体式保护焊机；
4、氩弧焊机优先应用于管道、不锈钢加工、压力式容器锅炉生产单位；
5、交流氩弧焊机一直被应用于铝焊接生产企业，铝制容器生产企业。铝制暖气片焊接。
1.2.2 电焊的工艺要求
一般不同类型的焊接方法都会采取不相同的焊接工艺。焊接工艺可依据被焊工件材了、牌号、焊件结构种类、含有的化学成分、焊接性能的要求来视情况确定。第一要明确焊接的方法，例如埋弧焊，手弧焊，钨极氩弧焊，还有熔化极气体保护焊，我们都了解焊接种类繁多，选择具体的方法只能视具体情况而定。当焊接方法确定好后，再来制定相应的焊接工艺参数，同时焊接工艺参数种类也各有特点，例如手弧电焊就主要包含：焊接条型号（或者牌号）、电流、电压、直径、焊接层数、极性接法、道数、检验方法等其它。
我们在焊接压缩机壳体时通常采用熔焊工艺。在焊接中利用对工件接口进行加热使得其熔化，在不加压力的条件下完成焊接的这一过程我们称之为熔焊。在熔焊进行时，首先利用热源对需焊接的两工件接口进行快速加热使其熔化，这样便形成熔池。并且熔池也随着热源向前运动，当它冷却后便得到连续焊缝从而将两个工件连接为一个整体。
1.3 1.3 焊接方式分析
控制系统由焊接参数控制系统和焊接过程程序控制系统组成。组成焊接参数控制系统的有：送丝速度调节系统、焊接电源输出调节系统、气流量调节系统、以及小车(或工作台)行走速度调节系统(自动焊)。这些的作用主要是在焊接前或者焊接过程中对焊接电压或者电流、焊接速度、送丝速度、以及气流量的大小进行调节。后者的主要作用包括：
1、对焊接设备进行启动和停止的控制；
2、控制引弧和熄弧；
3、控制压头气缸的进复位；
4、门气缸的进复位；
5、指针气缸的进复位；
6、回转台的进复位；
7、直线位移传感器的数据读取及焊接轨迹控制。
程序控制可以自动也可以手动。当闭合焊接启动开关，那么焊接过程就会按照已设定程序自动进行。引弧控制器、延时控制器、熄弧控制器等等组成了程序控制控制器。
自动控制流程图如下所示。
原位→门气缸下到位→压头气缸下到位→指针气缸进到位→回转台转过夹角（夹角是指针气缸和焊枪的夹角）→枪头快进至焊接点→起弧→焊接→收弧→枪头快退至零点、指针气缸退到位→门气缸升到位、压头气缸升到位、回转台回零点。
把焊接电源、焊枪还有行走系统组合在一块的程序控制系统，是一个自动控制的、完整的焊接设备系统。除了程控系统以外，焊接设备还包括参数自动调节系统。它的作用是一旦焊接工艺参数因为外界因素干扰发生一些变化时它可以自动进行调节，来保持相关焊接参数恒定，从而使得焊接过程正常稳定。
根据焊接过程、以及焊接机的基本结构，我们的控制系统主要控制以下方面：
1、焊枪至回转台中心距离；
摘要
压缩机壳体仿形焊接机是用于焊接压缩机上下壳的自动化焊接设备，在压缩机厂得到了广泛的应用。本文研究了一种基于三菱PLC（PLC:可编程逻辑控制器）控制的压缩机壳体仿形数控焊接控制系统。
本系统通过PLC、伺服电机及伺服器、距离感应器、触屏等多个模块共同作用，分析分解焊接技术的重要步骤，通过系统仿形和调速的控制方案，讨论一个切实可行的控制系统，实现焊枪位置与焊接速度的精准控制。在完成对硬件的选型分析之后，讨论根据控制流程编写软件调试的开发过程。此外，先进直观的人机界面能够减少工作人员的培训学习时间，减少企业使用成本。友好的组态界面可以简化设备的操作，提高焊接机连续工作的可靠性以及焊接准确度。更值得一提的是本系统可同时控制两个工位分别进行工作，即控制了硬件成本，又增加了实用性。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:PLC焊接机组态双工位
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 电焊机及电焊工艺 1
1.2.1 电焊机简介 1
1.2.2 电焊的工艺要求 2
1.3 焊接方式分析 2
1.4 课题拟解决的问题 3
第二章 系统硬件及电气接线 5
2.1 焊接控制系统总体设计 5
2.2控制系统功能模块硬件设计 5
2.2.1伺服电机及驱动器 5
2.2.2 脉冲发生扩展模块 6
2.2.3 A/D扩展模块 7
2.2.4直线位移传感器 8
2.3 PLC介绍及选型 9
2.3.1 PLC简介 9
2.3.2 PLC选型 10
2.3.3 输入输出分析 10
2.4 电气接线 12
第三章 系统软件编写 13
3.1 下位机PLC程序设计 13
3.1.1 GXDeveloper简介 13
3.1.2 程序设计及关键点程序介绍 14
3.2 上位机组态软件程序设计 16
3.2.1 界面的确定 16
3.2.2 组态程序的程序设计 21
第四章 系统调试 24
4.1 系统硬件调试 24
4.2 系统软件调试 26
4.2.1 PLC模拟调试 26
4.2.2 组态参数的设定及调试 27
第五章 总结与展望 28
参考文献 29
致谢 40
第一章 绪论
1.1 1.1 课题背景
随着近些年的我国产业结构调整，由劳动力密集型的产业高科技产业转变，自动化的生产线越发受到企业的欢迎，这样不仅降低了企业的生产成本，而且提高了产品的质量，减少了生产时间。人工焊接是传统的压缩机制造的一项重要步骤。而生产力的大力发展要求更快更高效的制造工艺，要求操作人员不能有错误，而自动化的生产线正好符合各家企业对于生产产品高质量、高效率、低成本的要求，于是各个企业都引进自动化的设备来提高自身在本行业的竞争力。本文将介绍一种基于PLC控制的压缩机壳体仿形数控焊接系统。
1.2 1.2 电焊机及电焊工艺
1.2.1 电焊机简介
电焊机（electric welding machine）具体而言就是具有下降外特性的变压器，将220V和380V交流电转变为低压直流电，按输出电源种类我们可以把电焊机分为两种，其中一种是交流电源的；另一种是直流电的。直流的电焊机实质上就是大功率的整流器，它分为正、负两极，当交流电输入进来，经过变压器的变压之后，然后经由整流器进行整流，最后输出的电源具有下降外特性，且在接通和断开的时候输出端均会有巨大的电压变化产生，这时由于瞬间短路，两极引燃电弧，我们可以借助产生的电弧来熔化焊材和电焊条，达到冷却后使其相结合的目标。焊接式变压器具有其自身独有的的特性，它的外特性是在焊条被引燃后使得电压剧烈下降的特性。
焊接因为灵活、牢固可靠、简单方便，经焊接后几乎与母材强度相同的优点而被广泛应用于工业的各个领域，例如容器、船舶、汽车、航天航空等多方位领域。
根据电焊机的不同应用领域，大体上有以下12种分类：对焊机、碰焊机、点焊机、压焊机、氩弧焊机、激光焊机、埋弧焊机、直流电焊机、交流弧焊机、闪光对焊机、高频焊逢机、二氧化碳保护焊机。
直流焊机与交流焊机的应用领域主要区别在于：直流焊机主要用于制造管道、压力式容器锅炉等重要的结构制造单位采用的焊接使用焊机。而交流焊机则更多的应用于一般的通用机械方面的或者农业方面机械制造单位的钢结构制造单位等。
1、逆变焊机应用领域大体上是一样，其优点在于焊机更加轻便、节能；
2、埋弧焊机多数情况下被应用于压力式容器锅炉的生产单位和大型的以钢结构生产为主的企业；
3、气体式保护焊机主要被应用于大型的钢结构生产单位或者一些通用机械如汽车制造厂、农用机械厂、，防盗门窗加工厂，生产压力式容器锅炉的厂家如今广泛的采用气体式保护焊机；
4、氩弧焊机优先应用于管道、不锈钢加工、压力式容器锅炉生产单位；
5、交流氩弧焊机一直被应用于铝焊接生产企业，铝制容器生产企业。铝制暖气片焊接。
1.2.2 电焊的工艺要求
一般不同类型的焊接方法都会采取不相同的焊接工艺。焊接工艺可依据被焊工件材了、牌号、焊件结构种类、含有的化学成分、焊接性能的要求来视情况确定。第一要明确焊接的方法，例如埋弧焊，手弧焊，钨极氩弧焊，还有熔化极气体保护焊，我们都了解焊接种类繁多，选择具体的方法只能视具体情况而定。当焊接方法确定好后，再来制定相应的焊接工艺参数，同时焊接工艺参数种类也各有特点，例如手弧电焊就主要包含：焊接条型号（或者牌号）、电流、电压、直径、焊接层数、极性接法、道数、检验方法等其它。
我们在焊接压缩机壳体时通常采用熔焊工艺。在焊接中利用对工件接口进行加热使得其熔化，在不加压力的条件下完成焊接的这一过程我们称之为熔焊。在熔焊进行时，首先利用热源对需焊接的两工件接口进行快速加热使其熔化，这样便形成熔池。并且熔池也随着热源向前运动，当它冷却后便得到连续焊缝从而将两个工件连接为一个整体。
1.3 1.3 焊接方式分析
控制系统由焊接参数控制系统和焊接过程程序控制系统组成。组成焊接参数控制系统的有：送丝速度调节系统、焊接电源输出调节系统、气流量调节系统、以及小车(或工作台)行走速度调节系统(自动焊)。这些的作用主要是在焊接前或者焊接过程中对焊接电压或者电流、焊接速度、送丝速度、以及气流量的大小进行调节。后者的主要作用包括：
1、对焊接设备进行启动和停止的控制；
2、控制引弧和熄弧；
3、控制压头气缸的进复位；
4、门气缸的进复位；
5、指针气缸的进复位；
6、回转台的进复位；
7、直线位移传感器的数据读取及焊接轨迹控制。
程序控制可以自动也可以手动。当闭合焊接启动开关，那么焊接过程就会按照已设定程序自动进行。引弧控制器、延时控制器、熄弧控制器等等组成了程序控制控制器。
自动控制流程图如下所示。
原位→门气缸下到位→压头气缸下到位→指针气缸进到位→回转台转过夹角（夹角是指针气缸和焊枪的夹角）→枪头快进至焊接点→起弧→焊接→收弧→枪头快退至零点、指针气缸退到位→门气缸升到位、压头气缸升到位、回转台回零点。
把焊接电源、焊枪还有行走系统组合在一块的程序控制系统，是一个自动控制的、完整的焊接设备系统。除了程控系统以外，焊接设备还包括参数自动调节系统。它的作用是一旦焊接工艺参数因为外界因素干扰发生一些变化时它可以自动进行调节，来保持相关焊接参数恒定，从而使得焊接过程正常稳定。
根据焊接过程、以及焊接机的基本结构，我们的控制系统主要控制以下方面：
1、焊枪至回转台中心距离；
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