基于plc控制的焊接专机电气系统设计(附件)【字数：9853】
摘 要焊接自动化生产技术是先进的制造技术，随着计算机技术、电子技术、数控技术和机器人技术的发展，数控技术和智能技术的自动焊接技术和设备在国内外都取得了丰硕的发展和进步，这也是与金属切割加工等其他机械制造技术的现代化发展步伐一致。20世纪70年代，我国开始研究焊接机器人。焊接技术水平与发达国家相比还是有很大的差距。随着近些年对外开放的不断深入，我国焊接机器人也融入了国外先进的技术，有了飞速地发展。焊接自动化技术渐渐代替人工焊接技术。不仅减少人工成本，还增加了生产效率。本文研究的课题是基于PLC控制的焊接专机电气系统设计，介绍了PLC和焊接相关的基础知识，还从硬件设计和软件设计方面系统地介绍了PLC控制焊接的电路设计、程序设计以及操作方法，系统全面的讲解了自动焊接的相关知识。
目 录
第一章 绪论 1
1.1任务内容 1
1.2任务分析 1
第二章 PLC和气焊的特点 3
2.1PLC的特点 3
2.2气焊的特点 4
第三章 焊接专机硬件部分设计 6
3.1自动焊接专机的工作流程 6
3.2散热器焊接专机的电器选用 8
3.2.1散热器的组成 8
3.2.2触摸屏选型 9
3.2.3非接触式测温系统 9
3.2.4模拟量输入模块 10
3.2.5其余元器件的选型 11
3.2.6元器件选型清单 13
3.3 电气原理图的设计 14
3.3.1 主电路的设计 14
3.3.2 控制电路的设计 15
3.4 基本I/O单元 17
3.4.1输入/输出地址表 17
第四章 焊接专机软件部分设计 18
4.1触摸屏软件的使用及设计 18
4.2 PLC程序设计 21
4.2.1 PLC程序设计概述 21
4.2.2 PLC程序设计 22
第五章 系统调试 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
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章 绪论
1.1任务内容
铜铝复合散热器焊接全自动装置由圆锥V型滚道、送料气缸、限位气缸、前、后夹紧气缸、焊枪气缸等几部分组成。对于圆锥V型滚道采用三相交流异步电动机驱动，考虑到焊接时温度均匀，焊枪安装在由单相电机驱动的平台上作小幅度摆动。其工作过程如下：散热器从一端人工连续放入圆锥V型滚道，散热器在焊接处由限位块精确定位，两侧气缸将暖气片从两侧夹紧，限位块松开，焊枪移动靠近焊缝并左右做微小摆动进行焊接，焊接完柱铜管后焊枪退回，让焊逢冷却，送料气缸根据焊接步距将散热器移动三个焊柱，焊枪靠近焊缝继续进行焊接，重复上述步骤，即检测是否一个零件焊接完毕，检测焊接完毕限位块上移对下一散热器精确定位，重复上述步骤，进入下一循环。一批焊接完毕人工掉头焊接另一端，继续上述步骤。
焊接采用氧气—乙炔焊接，滚道由电机带动旋转，电机功率1.1kW。
1.2任务分析
铜铝复合散热器的焊接过程如果采用人工操作，工作效率较低，操作工人强度较大，并且长时间的操作对工人的身心健康也有相当大的影响。所以，特研制开发一套专门用于铜铝复合散热器的焊接全自动装置。
焊接铜铝及其合金时，如果焊接之前清理不干净，氧化膜会降低熔透度，而且油脂等一些污物会使焊缝产生夹渣现象、出现气孔等，形成不良的缺陷，从而影响焊接质量。因此焊接前必须严格清理焊接处及焊接表面的氧化膜及油污。在实际的生产中，则会采用两种清理方法，化学清理和机械清理。
在焊接过程中，焊接时间不宜过短，时间太短会造成焊料没充分熔化，但也不宜太长，时间太长严重时会造成铜管烧穿。铜的熔点为1083℃，所以在程序中对于预设的温度值要有合理的设定。对于焊接时间的控制，可以采用两种方式：
方案设计1：时间控制
时间控制是利用PLC编程中的定时器设定一定的时间，达到定时控制电磁阀的动作，以确定铜管在焊枪处焊接的时间，这种控制比较简单，不需要增加元器件，在PLC编程中加入固定程序即可，但是这种控制难以把握焊接时间长短，因为焊接的温度与氧气，乙炔的混合比例有关，用这种时间控制的方式难免在焊接铜管时会造成有的铜管焊接不够牢固，有的铜管会因为焊接温度过高造成铜管的烧穿。
综上所述，第一种时间控制方式不合理。
方案设计2：温度控制
温度控制是利用红外测温系统测量焊接时铜管内部的温度，利用A/D转换将测量到的温度转换成数字量，用此数字量将与PLC程序设计时设定的预设值比较，从而控制电磁阀的松开、夹紧动作，控制铜管的焊接时间，测温系统采用非接触式测温系统，利用测量焊接时放出的红外辐射达到测量温度的目的，此方案的劣势在于增加了测温系统以及A/D转换模块，将系统硬件的设计难度增加，但优势非常明显，产品的质量有所保障，尤其是在这种大规模实际应用生产上，质量的提高将有助于经济效益的增加。
第二章 PLC和气焊的特点
2.1PLC的特点
可靠性高,抗干扰能力强
PLC的设计是为了适应工业生产，设计师在设计PLC时，无论硬件还是软件，都采用了抗干扰措施，这样就能提高PLC的稳定性。
（1）采用光耦隔离的方式，隔离输入和输出间的联系。
（2）采用屏蔽模块的措施，对辐射进行干扰。
（3）筛选优良的器件。
（4）具有良好的自我诊断能力强，一旦软件或者硬件发生发生故障能及时处理，以免故障加重【1】。
编程简单、直观
PLC控制系统不是通过改变硬件而改变，而是改变程序。这样就使硬件柔性化，提高了系统的可靠性。这样就使控制系统有了诸多好处：方便维护、系统灵活、节点安全、可靠性高。采用梯形图的方式，上手容易，方便掌握【1】。
模块化结构，组合方便
目 录
第一章 绪论 1
1.1任务内容 1
1.2任务分析 1
第二章 PLC和气焊的特点 3
2.1PLC的特点 3
2.2气焊的特点 4
第三章 焊接专机硬件部分设计 6
3.1自动焊接专机的工作流程 6
3.2散热器焊接专机的电器选用 8
3.2.1散热器的组成 8
3.2.2触摸屏选型 9
3.2.3非接触式测温系统 9
3.2.4模拟量输入模块 10
3.2.5其余元器件的选型 11
3.2.6元器件选型清单 13
3.3 电气原理图的设计 14
3.3.1 主电路的设计 14
3.3.2 控制电路的设计 15
3.4 基本I/O单元 17
3.4.1输入/输出地址表 17
第四章 焊接专机软件部分设计 18
4.1触摸屏软件的使用及设计 18
4.2 PLC程序设计 21
4.2.1 PLC程序设计概述 21
4.2.2 PLC程序设计 22
第五章 系统调试 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
第一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
章 绪论
1.1任务内容
铜铝复合散热器焊接全自动装置由圆锥V型滚道、送料气缸、限位气缸、前、后夹紧气缸、焊枪气缸等几部分组成。对于圆锥V型滚道采用三相交流异步电动机驱动，考虑到焊接时温度均匀，焊枪安装在由单相电机驱动的平台上作小幅度摆动。其工作过程如下：散热器从一端人工连续放入圆锥V型滚道，散热器在焊接处由限位块精确定位，两侧气缸将暖气片从两侧夹紧，限位块松开，焊枪移动靠近焊缝并左右做微小摆动进行焊接，焊接完柱铜管后焊枪退回，让焊逢冷却，送料气缸根据焊接步距将散热器移动三个焊柱，焊枪靠近焊缝继续进行焊接，重复上述步骤，即检测是否一个零件焊接完毕，检测焊接完毕限位块上移对下一散热器精确定位，重复上述步骤，进入下一循环。一批焊接完毕人工掉头焊接另一端，继续上述步骤。
焊接采用氧气—乙炔焊接，滚道由电机带动旋转，电机功率1.1kW。
1.2任务分析
铜铝复合散热器的焊接过程如果采用人工操作，工作效率较低，操作工人强度较大，并且长时间的操作对工人的身心健康也有相当大的影响。所以，特研制开发一套专门用于铜铝复合散热器的焊接全自动装置。
焊接铜铝及其合金时，如果焊接之前清理不干净，氧化膜会降低熔透度，而且油脂等一些污物会使焊缝产生夹渣现象、出现气孔等，形成不良的缺陷，从而影响焊接质量。因此焊接前必须严格清理焊接处及焊接表面的氧化膜及油污。在实际的生产中，则会采用两种清理方法，化学清理和机械清理。
在焊接过程中，焊接时间不宜过短，时间太短会造成焊料没充分熔化，但也不宜太长，时间太长严重时会造成铜管烧穿。铜的熔点为1083℃，所以在程序中对于预设的温度值要有合理的设定。对于焊接时间的控制，可以采用两种方式：
方案设计1：时间控制
时间控制是利用PLC编程中的定时器设定一定的时间，达到定时控制电磁阀的动作，以确定铜管在焊枪处焊接的时间，这种控制比较简单，不需要增加元器件，在PLC编程中加入固定程序即可，但是这种控制难以把握焊接时间长短，因为焊接的温度与氧气，乙炔的混合比例有关，用这种时间控制的方式难免在焊接铜管时会造成有的铜管焊接不够牢固，有的铜管会因为焊接温度过高造成铜管的烧穿。
综上所述，第一种时间控制方式不合理。
方案设计2：温度控制
温度控制是利用红外测温系统测量焊接时铜管内部的温度，利用A/D转换将测量到的温度转换成数字量，用此数字量将与PLC程序设计时设定的预设值比较，从而控制电磁阀的松开、夹紧动作，控制铜管的焊接时间，测温系统采用非接触式测温系统，利用测量焊接时放出的红外辐射达到测量温度的目的，此方案的劣势在于增加了测温系统以及A/D转换模块，将系统硬件的设计难度增加，但优势非常明显，产品的质量有所保障，尤其是在这种大规模实际应用生产上，质量的提高将有助于经济效益的增加。
第二章 PLC和气焊的特点
2.1PLC的特点
可靠性高,抗干扰能力强
PLC的设计是为了适应工业生产，设计师在设计PLC时，无论硬件还是软件，都采用了抗干扰措施，这样就能提高PLC的稳定性。
（1）采用光耦隔离的方式，隔离输入和输出间的联系。
（2）采用屏蔽模块的措施，对辐射进行干扰。
（3）筛选优良的器件。
（4）具有良好的自我诊断能力强，一旦软件或者硬件发生发生故障能及时处理，以免故障加重【1】。
编程简单、直观
PLC控制系统不是通过改变硬件而改变，而是改变程序。这样就使硬件柔性化，提高了系统的可靠性。这样就使控制系统有了诸多好处：方便维护、系统灵活、节点安全、可靠性高。采用梯形图的方式，上手容易，方便掌握【1】。
模块化结构，组合方便
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