摘 要：等離子噴焊工藝過程控制系統(tǒng)中采用lOGO！控制，有助于提高噴焊質(zhì)量。介紹了等離子噴焊過程的控制要求LOGO！的軟件和硬件設(shè)計。實踐證明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，易于調(diào)整，便于推廣和應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：LOGO??；控制系統(tǒng)；等離子噴焊 LOGO！是SIEMENS公司的通用邏輯控制模塊。它內(nèi)部集成有延時繼電器、脈沖繼電器、時鐘、RS繼電器、脈沖發(fā)生器、加\減計數(shù)器以及與、或、非等功能模塊，使用方便、可靠性高、抗干擾能力強，具有不同的輸入和輸出類型和可選的ASI接口，應(yīng)用比較靈活。利用相應(yīng)的編程軟件還可以在計算機上編程、調(diào)試和仿真，并能快速下載程序，適于規(guī)模生產(chǎn)。 LOGO！在小型的機械和裝置的控制中有著廣泛的應(yīng)用。LOGO！提供的應(yīng)用范圍從小型的自動化作業(yè)到集成有ASI總線接口總線系統(tǒng)的擴展應(yīng)用，都有其用武之地，因此LOGO！雖小卻功能齊全。在等離子噴焊過程控制中的應(yīng)用充分利用了LOGO！的各功能模塊，滿足了設(shè)計要求，實現(xiàn)了控制目的。 等離子噴焊是采用等離子弧作為高溫熱源，在金屬基體表面噴焊合金粉末的新工藝，是一種先進的表面強化技術(shù)。它不僅在工程修復(fù)方面，而且在新產(chǎn)品的表面強化方面得到了廣泛的應(yīng)用。 在等離子噴焊設(shè)備中，要控制的對象較多，包括轉(zhuǎn)移弧整流電源，非轉(zhuǎn)移弧整流電源，高頻振蕩器，噴焊機床，送粉器，擺動機構(gòu)，噴焊槍，水路和氣路等。目前，國內(nèi)現(xiàn)有數(shù)百臺噴焊設(shè)備仍采用繼電器或二極管矩陣順序控制。這些設(shè)備的接插件多，控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在故障率高，可靠性差和維修不方便等問題。并且，等離子噴焊工藝過程復(fù)雜，任何一個參數(shù)稍有變化都會影響噴焊層質(zhì)量。針對上述問題而研制的控制系統(tǒng)，適用于軸類工件的柱面或端面自動噴焊。 一、噴焊過程控制要求 根據(jù)等離子噴焊工藝的要求，從送氣開始到焊完，每步動作必須按照一定的先后順序和時間間隔銜接起來，其動作時序如圖1所示。 [align=center] 圖1 等離子噴焊過程動作時序關(guān)系[/align] 噴焊開始t1時，按“啟動”按扭，立即送氬氣至焊槍和送粉器中。送氣3s后，t2時高頻引弧，非轉(zhuǎn)移弧引燃后高頻自動切除，同時焊槍擺動。t3時送粉器開始供粉?？紤]到粉末由送粉器到焊槍有一段距離，故延時至t4時啟動轉(zhuǎn)移弧，轉(zhuǎn)移弧引燃后，非轉(zhuǎn)移弧可以保留也可以切除，此處選擇保留方式。t5時工件開始轉(zhuǎn)動或焊槍行走。工件延時1～2s轉(zhuǎn)動，預(yù)熱工件，保證起始部位的質(zhì)量，噴焊原環(huán)面（如閥門密封面）時，工件轉(zhuǎn)動而焊槍不行走，僅靠焊槍擺動幅度來獲得一定的噴焊層寬度，噴焊圓柱面時，工件轉(zhuǎn)動，焊槍沿軸線方向左右擺動，同時沿軸線方向行走，行走范圍由左右行程開關(guān)限制。 到設(shè)定位置后，噴焊進入停止過程。首先，t6時送粉器停止供粉。然后，t7時轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧開始衰減，t8時電弧熄滅，焊槍停止擺動和行走，工件停止轉(zhuǎn)動，滯后3～5s，停止送氣，以保護鎢極和收弧熔池，t9時整個噴焊過程結(jié)束。 二、控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 1、地址的分配 選用的LOGO！型號24RCLB11，按照控制系統(tǒng)要求，需要10個輸入點和8個輸出點，而此型號LOGO！最多可提供12個輸入和8個輸出，因此可滿足需要。其I/O分配如圖2所示。 [align=center] 圖2 I/O端子分配[/align] 輸入接口以開關(guān)量（常開）輸入控制信號。輸出接口控制電磁閥和繼電器?！?層/2層”和“圓柱/圓環(huán)”接口接鈕子開關(guān)，當鈕子開關(guān)閉合時，分別選擇工作方式的后者。Q1～Q8實現(xiàn)的是送氣到工件轉(zhuǎn)動和焊槍行走的輸出控制開關(guān)，根據(jù)設(shè)計要求，利用LOGO！內(nèi)部模塊對其進行控制。 2、設(shè)計思路和模塊的使用 LOGO！的編程規(guī)則，是從輸出到輸入來設(shè)計控制線路的。按照此規(guī)則，對噴焊過程中的各個輸出量以及輸入量之間的關(guān)系進行分析，將各種工作模式中的動作歸納成對各燈具的控制，繼而找出各輸出量和輸入量及中間狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系，利用LOGO！實現(xiàn)控制。 在系統(tǒng)中，通過對接通延時模塊的運用，實現(xiàn)對各個輸出的時間以及時間間隔的控制；利用RS觸發(fā)器實現(xiàn)狀態(tài)鎖存；利用保持延時觸發(fā)器實現(xiàn)對輸出接通時間的控制；利用對稱時鐘、脈沖觸發(fā)器和計數(shù)器記數(shù)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧衰減時間的標記。由于系統(tǒng)中要控制的量較多，故在編程的過程中采用了分塊編寫的方法，編寫完畢后再將各塊連接起來，實現(xiàn)總的控制要求。 當啟動后，氬氣立即送到焊槍和送粉器中，高頻引弧后斷開，但RS將狀態(tài)保存，使程序繼續(xù)下去。I6和I7相與；I8和I9相與，它們相或后再和I10相與，實現(xiàn)Q8范圍的控制，B20、B21和B24三者共用實現(xiàn)閃動次數(shù)的控制，以閃動動作作為Q4和Q5開始衰減時刻的標志。B25的輸出端與RS的R端相接，通過B28與I2相與實現(xiàn)對Q2的控制，當噴焊完成時使RS復(fù)位，Q2停止擺動。時間到達后，通過B27、B26與I1相與，使Q1斷開，整個噴焊過程完成。 3、利用計算機實現(xiàn)編程和仿真 在使用LOGO！時，較小的程序可以直接利用LOGO！上的小鍵盤和顯示器完成，在編制較為復(fù)雜的程序時，可以利用相應(yīng)的編程軟件來編制程序，然后利用電纜下載到LOGO！中，還可直接在計算機上進行仿真。 由于系統(tǒng)的程序較長，直接在計算機上編寫程序，并驗證程序是否正確。程序如圖3所示。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)設(shè)計程序[/align] 三、結(jié)束語 由于LOGO！使用方便、功能豐富、性能可靠、價格低廉，還可以縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本。但由于要實現(xiàn)的功能較多，實現(xiàn)一項功能往往要幾個模塊的綜合使用。與PLC相比，其在小點數(shù)開關(guān)量控制中性能相同，但造價比PLC低很多。所以有較高的推廣價值。