基于PLC的钢筋焊接网生产线控制系统的研究

基于!"#的钢筋焊接网生产线

控制系统的研究

杨尚磊!!"!杨

毅!!谢

雁!!潘炯玺!!楼松年"

#!$青岛科技大学高分子工程材料研究所!山东青岛"%%&’"""(上海交通大学焊接研究所!上海"&&&)&*

摘要#介绍了+,-在钢筋焊接网自动化生产线中的应用.对整个控制系统的构成$功能$硬件实现与

软件设计均进行了分析!特别介绍了钢筋焊接网生产过程中横向钢筋的输送和焊接过程顺序控制的梯形图设计%运行结果表明&+,-的应用大大提高了钢筋焊接网自动化生产线的生产效率和产品质量&方便了生产过程的控制和管理%

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关键词#钢筋网"焊接"+,-中图分类号#/0’)1文献标识码#2

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前言

钢筋焊接网是由钢筋网成型机将具有相同或不同直径的纵向和横向钢筋分别以一定间距垂直排列$全部交叉点均用电阻点焊连接在一起的钢筋网片&在工厂进行规模化生产&用以取代人工绑扎散支钢筋的高效新型建筑钢材制品%钢筋焊接网间距排列准确&交叉点为焊接连接&受力均匀&保证了工程质量&并且节约钢材&缩短建设工期%钢筋焊接网适用于桥梁$高速公路$隧道$高层楼面$地铁$发电厂$坝基$港口$海港结构$江提防护墙等各类工程建设中的钢筋混凝土结构%

国内的全自动化钢筋焊接网生产线主要由意大

收稿日期!"&&’3&)3&1

作者简介!杨尚磊Z![%1’*&男&山东枣庄人&高级工程师&主要

从事复合材料及其连接技术的研究%

利$德国$瑞士等国家进口&影响了国内焊网的普及应用%可编程控制器具有结构简单$灵活通用$编程简易$抗干扰能力强$可靠性高等优点&广泛应用于各种工业生产的自动控制系统中]!^’_%基于+,-的这些优势&研制开发了O4653"%&&$O4653"[&&$O4653

))&&等多种型号的全自动化钢筋焊接网生产线&用于替代进口设备%在此介绍+,-在钢筋焊接网自

动化生产线中的应用研究%

;生产线构成

钢筋焊接网的生产以电阻点焊为中心环节&按

钢筋送料的不同分为盘条供料和直条供料"种生产方式%盘条供料使用的是盘圆钢筋&需要在线矫直等工序"直条供料直接使用经矫直处理后的商品钢筋&其钢筋长度在生产前已经按照钢筋网的尺寸

预先订货或剪切!

研制的!"#$%&’()型盘条供料全自动化钢筋焊接网生产线主要由纵向钢筋进给系统*放线架"矫直机"输送机"储料装置"导引架"纵筋定位装置+"横向钢筋进给系统*放线架"矫直机"储料装置"输送机"裁断机"横筋给料装置"横筋定位装置+"焊接主机"定距牵引装置"剪切机"焊网后处理系统*拖网装置"焊网输送机"焊网整形设备"焊网翻转机"焊网排放装置+"控制系统以及气压站等设备组成!其中焊接主机的回路如图,所示!该型设备的焊网最大宽度&’((--#允许偏差为.,--!

使纵向网距任意可调#既提高了网距精度#又提高了网距控制的灵活性!

’&参数设置"显示功能!利用触摸屏进行生产线

传输速度"焊接参数"各动作工作时间的设置#并显示主要运行参数"生产速度"产量等关键控制目标!采用恒电压波形控制方式对焊接电流进行自动调节#并可任意设定焊接时间!

(&自动检测功能!通过系统自动诊断功能#对冷

却水压力"气压及其他动作进行监控#确保设备正常连续运行%特别是设有多个节点对钢筋的位置进行检测#当钢筋没有到位时#会自动处于等待状态#钢筋到位后#焊接主机才开始动作!

)&自动保护功能和安全报警系统!当焊机或电

动机负载过大而出现异常时#会发出警示信号并处于保护状态!在生产线安全工作范围内出现不安全因数时#生产线会报警并自动停止运行!

*,-

"#+硬件与软件设计

硬件结构

/01控制系统的组成框图如图&所示!

图,焊接主机回路示意图

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!"#$控制系统的功能

控制系统的设计以焊接主机为中心"焊接节拍

图&

控制系统的组成框图

为主控时间来确定整条生产线的传输速度!采用/01等控制单元组成全自动闭环控制系统#保证设备的可靠运行#其实现的主要功能有$

可编程控制器选用日本三菱公司的34&$系列产品!除/01主机外#还增加了5!6扩展模块"7!8"

%&自动!手动!单步工作方式!采用状态转换开关可选择自动工作"手动调整"单步控制2种工作方

式#兼顾生产效率和生产的柔性化要求#满足国内市场多品种小批量生产和设备调试的需要!自动工作方式可实现钢筋焊接网生产线的全自动运行#用于单规格大批量产品的生产!手动工作方式可实现生产线中任一工段"任一设备的独立控制#用于多规格小批量产品的生产和钢筋矫直"钢网矫平等其他任务!单步工作方式可实现任一工作循环"任一动作的单独控制#主要用于设备调试和运行状况检测等!采用变频调速方式实现了纵向网距的自由定位#

8!7转换模块#能够输出频率可调的脉冲信号#具有强制置位!复位控制功能和口令保护功能!配有9#:&2&1接口#实现/01与其他外设之间的通信!生产

过程的设定"调整"显示"记录"检查均在彩色触摸式液晶显示屏上进行操作#在人机界面上可调用自行设计的焊网专家程序和参数!全部进给电机均采用变频器控制#各行程开关"控制开关等输入信号均以常开触点与输入端子相连!

.,/程序设计

盘条供料焊接钢筋网的生产控制流程图如图

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2所示!钢筋网生产时横筋和多根

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第卷

与!个"组#共阳极接法的二极管组成了六相半波整流电路!在正常情况下"任何瞬间"只有相电压瞬时值最低的一相元件导通"如$相最低时"%&’导通"此时共阳极点(的电位亦最低"迫使其他)个"组*二极管承受反压而不能导通"随着初组晶闸管按予定的相序触发导通"二次侧绕组二极管%&’+%&!亦就依其触发的相序而导通"由于任一瞬时只有一个管子导通"所以每个整流元件与变压器二次侧绕组就要流过全部负载电流"而导通角仅为!,-"即’!!周期"正常情况下"主变压器二次侧绕组负载电流处于平衡状态!当出现某一相二极管被击穿时"造成某一二次侧绕组短路"致使三相二次侧绕组电流严

重失衡"流过负载.被焊工件*电流骤然增加"造成电极严重烧损现象!

至于熔池的堆积及门框右侧烧出缺口"是由于电极离门板筋板很近"熔化的铜电极摊开后"其热量将右筋板熔开缺口!

为了对主电路晶闸管和大功率整流二极管进行保护"以确保焊机稳定正常运行"除原有安装在焊接电流主电路的快速熔断器这种最简单有效的保护元件外"我们还采取了在主电路输入#输出侧安装压敏电阻来吸收过电压"晶闸管关断和整流二极管换向时"为抑制和防止过量的/!!/"引起的故障"在其两端并联了01网络!

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纵筋.2345678,,型生产线最多可达

79根*的进给以及拖网#剪切#输送#堆垛等工序是

并行控制的"其中的横筋输送工序和焊接工序是按顺序控制的"在该程序设计中采用4:;步进指令编写程序!图<为钢筋焊接网横向钢筋输送及焊接工序的控制梯形图!

图=生产控制流程图

!结论

通过>;1控制实现了各工序之间的快速传输"

焊接生产速度达到<,+9,步!?@A!焊接钢筋直径

)+’7??"焊网的横向网格尺寸为),??的整数倍"横向网格最小尺寸为’,,??"允许偏差为B’??!