交流伺服系統(tǒng)在真空等離子焊機中的應(yīng)用

1、交流伺服系統(tǒng)在真空等離子焊機中的應(yīng)用         前言在超導(dǎo)材料生產(chǎn)的工藝流程中，電極焊接時非常重要的一環(huán)，一方面要滿足不能被氧化、充分保證材料的純度，另外一方面也要提高工作效率并降低工人的勞動強度。過去很長的一段的時間內(nèi)，我國超導(dǎo)材料的生產(chǎn)過程中均采用在大氣環(huán)境的氬弧焊接，但效果始終不是很理想，還經(jīng)常造成鎢極夾雜。為了很好地解決這一問題，我公司設(shè)計并制造完成了一種綜合利用等離子焊槍和氬弧焊槍的焊接設(shè)備。設(shè)備主體上配有兩把固定式等離子弧焊槍，一把手持式等離子弧焊槍、一把手持式氬弧焊槍、四套電極專用卡具，可靈活方便的進行各

2、種方式的焊接。專門適用于焊接鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿等難熔及活潑金屬電極及構(gòu)件,還可作為鑄件缺陷補焊、以及熔化中間合金小鑄錠供制備合金電極使用，還可制備小鑄錠供理化分析使用，其用途廣泛，操作靈活,使用方便，是真空自耗電弧爐、EB爐的必備輔助設(shè)備。    主要用來用在生產(chǎn)工藝過程中經(jīng)過抽真空后充氬氣進行保護的條件下實現(xiàn)工件的縱向焊縫和環(huán)焊縫的焊接，并保證其焊接質(zhì)量的良好以及焊接過程的連續(xù)性。    一、設(shè)備主要的技術(shù)指標如下：    （1）環(huán)縫焊接速度、縱縫焊接速度均要求在一定范圍內(nèi)可調(diào); &#

3、160;  （2）固定式等離子焊槍功率：35KW/支；    （3）起弧方式選擇高頻起弧，從而有效避免鎢或銅的夾雜；    （4）最大空載電壓65V，負載持續(xù)率100%；    （5）焊接電流為2001000A,可連續(xù)調(diào)節(jié)    （6）空爐極限真空度 1*10-1pa     （7）環(huán)縫焊接速度：100-200 mm/min    （8）旋轉(zhuǎn)最大速度：3轉(zhuǎn)/min    （9）

4、縱縫焊接速度：100-300mm/min    二、系統(tǒng)介紹    2.1 計算運動關(guān)系公式    分別實現(xiàn)縱焊縫和環(huán)焊縫的焊接其中縱焊縫焊接時的運動如下圖示：    根據(jù)材料的外形尺寸（所焊接工件為近似六棱體）及焊接速度，經(jīng)過計算得出環(huán)縫焊接時，焊槍的運動關(guān)系如下公式：     h= 117/cos（-27.15）, 0,54.3 ,131.5, 0,54.3    其中,h代表焊槍頭的位移參數(shù), 為焊槍完成焊縫對

5、中后，與該環(huán)縫切線方向的夾角，其取值范圍是經(jīng)過工藝摸索得出范圍中的經(jīng)驗參數(shù)。經(jīng)過工藝試驗，能夠滿足工件焊接質(zhì)量要求。工件旋轉(zhuǎn)一圈,上述運動關(guān)系重復(fù)4個周期.    在工作過程中,焊槍頭至工件表面的距離與設(shè)定距離的誤差不大于1mm;    2.2工作過程描述：    2.3控制系統(tǒng)提供的參數(shù)指標:    焊槍轉(zhuǎn)臺檢測信號中電壓信號和電流信號均為4-20mA的標準電流信號;    位置反饋信號為27-44V的直流信號；  

6、0; 電機通過滾珠絲杠傳動焊槍頭的直線運動，螺距P=7mm；    三、伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計    下面主要介紹以FP及交流伺服電機為核心的控制系統(tǒng)的設(shè)計原理（以定槍1的控制為例）。    1、系統(tǒng)原理框圖：    由于焊槍定位精度要求高，其閉環(huán)控制系統(tǒng)需要將實時檢測信息及時反饋到控制端，因此中間環(huán)節(jié)及外界干擾影響比較小，精度相對要高很多，而它附帶的數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)滿足要求，而且內(nèi)設(shè)位置環(huán)可和多種上位控制機相配接。伺服電機和控制方式的選擇是關(guān)鍵。  

7、0; 2、伺服驅(qū)動器1用于接收來自PID控制模塊的響應(yīng)輸出信號，并接收來自PLC中模擬信號，進行比較，驅(qū)動電機按照實際中的位移傳感器及電壓變送器的反饋信號變化，進行焊槍位置的調(diào)整，其具體接線原理如下：    3、在焊槍定位控制系統(tǒng)中，設(shè)計了PID控制模塊1，通過進行適當?shù)豍ID參數(shù)調(diào)節(jié)，從而可以得到各種輸出響應(yīng)特性，其具體原理接線圖如下：    四、軟、硬件結(jié)構(gòu)組成    3.1軟件系統(tǒng)要求：    軟件設(shè)計中能完成系統(tǒng)自檢、參數(shù)設(shè)置、自動手動切換、界面友好，軟件應(yīng)具有良好的

8、操作性和維護性。顯控屏的軟件開發(fā)采用組態(tài)軟件EasyBuilder500，PLC采用SYSMAC-CPT進行開發(fā)。    3.2硬件構(gòu)成：通過一個MT510T的10.4” TFT控制屏對C200H-CPU32-E進行操控，并配以PID控制模塊、模擬量輸入模塊構(gòu)成。采用這種所有參數(shù)可以全部通過軟件設(shè)置，便于現(xiàn)場調(diào)試，抗干擾能力強，可靠性高。    五、結(jié)束語    本設(shè)備的設(shè)計、制造難度在目前國內(nèi)同等用途的設(shè)備中獨一無二的，采用了國內(nèi)最大的可控硅整流電源，焊接材料及工藝的特殊性增加了其對控制系統(tǒng)要求,同時也集成了