潘 彬
摘 要 通過在引進設備日本3K公司MIG焊機改造過程中，對設備控制系統的分析和研究，介紹了在PLC程序設計中的數據庫查表技術，對軟件仿真硬件技術在設備改造中的進一步實踐應用做了有益的探索。
關鍵詞 TIG焊 MIG焊 TIG加MIG焊 焊接搭接角 PLC數據庫表
Reforming Research and Practice on the
Equipment Control System of MIG Welder
Pian Bin
Abstract Analyzes the equipment control system in the course of reforming MIG welder introduced form 3K Co. Ltd, Japan. Introduces the data bank form cheching techniques of PLC program design, researches the softwire simulation of hardwire techniques in equipment reforming.
Keywords TIG wolding; MIG welding; TIG plus MIG welding; welding overlap angle PLC data bank form
0 引 言
對于直管對接焊接來說，MIG焊機具有焊接速度快，效率高等優點，但同時又有焊接參數調整要求嚴格，尤其是起焊點不易焊透，易形成材質未融合的缺陷等不足。而TIG焊在起弧時可以預熱，因此材質隔合好，能很好地滿足質量要求，但其焊接效率太低，以現有設備難以承擔大量的直管對接任務。
為了充分發揮MIG焊和TIG焊各自的優點，揚長避短，出現了TIG加MIG焊接新工藝，就是用TIG焊接來打底，MIG焊接蓋面的工藝。在自行設計制造和引進國外先進TIG加MIG焊機設備的同時，可將現有的MIG機逐步改進為TIG加MIG焊機。
1 設備改進的可行性研究
被改造的兩臺MIG焊機是1987年從日本3K公司引進的，雖經過10多年的使用，其機械結構及控制系統運行還比較正常，這是改造能否成功的物質基礎。整套設備控制系統為三菱A2系列PLC，帶有屏幕和參數鍵盤，主軸旋轉采用直流無級調速，焊槍擺動控制也采用直流無級調速，機械傳動機構定擺幅。可屏幕顯示并用鍵盤設置5組不同的焊接參數，每組參數包括選槍號、氣體號、初始電流時間t1、運行啟動時間t2(t2≥0.1時主軸運行中啟動焊接)、電流衰減時間t3、及第1至6層的主軸轉速、焊槍擺動速度。
經過實際測試表明，其主軸轉胎調速范圍相當寬，*達12r/min，*可到0.3r/min以下，運行也比較平穩，能夠滿足TIG焊和MIG焊不同的速度范圍要求。原設備有3把槍架，只用了2把MIG焊槍，因此空出的一個可以安裝TIG焊槍。從機械結構上看，該設備完全具備升級能力。
初步有2種改造方案。方案1：另增加一套TIG焊控制裝置，控制TIG焊接設備，與原設備控制系統隔離，增設TIG焊操作面板和控制按鈕。方案2：修改原控制程序，直接擴展原系統功能，使其能控制新增的TIG焊設備，TIG焊和MIG焊統一用原設備操作面板及按鈕，TIG焊參數也用鍵盤和屏幕設定和顯示。
從實現的可行性來說，第1種方案技術上難度較小，增加的硬件較多，投資大，操作時比較麻煩。第2種方案硬件改動少，改造周期短，投資小，但需修改原控制系統程序，技術上難度較大。為了縮短工期，節約資金，決定采用第2種改造方案。
2 改造方案的實施
在1號槍架安裝TIG焊槍，聯接TIG焊相應設備，將原操作面板上的焊槍選擇開關作為功能選擇開關用，選1號槍時為TIG焊機功能，選2、3號槍時為原MIG焊機功能。TIG焊屏幕參數顯示設定與MIG焊相同，只是TIG焊時對部分屏幕參數作了重新定義：
預熱時間t′1 0-99s
搭接角度t′2 0°-30°
衰減時間θ′3 0-99s
原MIG焊機主軸只有零位，停止位，減速位三個行程開關，也就是說焊接結束搭接角是固定的；而TIG焊打底要求可調多種搭接角度，如10°、15°、20°等。
如何滿足這種特殊要求呢?一般來說，可采用給主軸連接一個脈沖編碼器，靠PLC計算脈沖數來定位，實現角度控制。但是這需要在機械上增加傳動機構，實施起來比較麻煩，而且一個編碼器價值至少在千元以上，成本較高。針對這臺設備的具體情況和工藝要求，我們采用了一種更簡單有效的方法，即用PLC程序運算仿真，同樣實現了多角度預置功能。具體到程度設計上，就是主要采用了數據庫查表技術。由于主軸轉胎速度可以屏幕預置，在相同轉速下主軸轉過不同角度需要不同的時間，而在轉過相同角度情況下，不同主軸轉速也對應著不同的時間。這樣，我們就可以形成這樣一個數據庫表(見表1)。
表1 相同角度情況下主軸轉數對應的時間
| 主軸轉速
/r.min-1 |
搭接角θ | |||
| 10° | 15° | 20° | 25° | |
| 0.4 | 4.1 | 6.3 | 8.3 | 9.9 |
| 0.5 | 3.3 | 5.0 | 6.6 | 8.2 |
| 0.6 | 2.8 | 4.2 | 5.4 | 7.0 |
| 0.7 | 2.4 | 3.6 | 4.7 | 6.0 |
| 0.8 | 2.1 | 3.1 | 4.1 | 5.2 |
|
當然在實際的程度設計中這個表格還可以細分，以滿足不同控制精度要求。 3 改造后的效果 由于改造方案深入PLC內部，直接修改原控制程序，使得硬件上的工作量大大減少，調試進程也很快，新增的TIG焊控制程序簡明可靠，不但保持了原MIG焊的全部功能，而且新增TIG焊實現了多角度搭接控制，任意點重新起弧，引弧失敗自動復位等功能。 4 結束語 引進設備日本3K公司MIG焊機的改造成功，再一次證明在原有設備基礎上實施技術改造更新，相對于購買全新設備，是一個既投資少、見效快，又同樣能大幅度提高工藝技術裝備水平的行之有效的途徑。 作者簡介：潘彬，男，32歲，1990年畢業于哈爾濱船舶工程工業電氣自動化專業。工程師，從事專用設備的設計、改進和研究工作，參與多項重大工程項目的設計、安裝和調試。 作者單位:哈爾濱鍋爐廠有限責任公司 |
