MIG焊机控制系统的改进研究与实践

潘　彬

摘　要　通过在引进设备日本3K公司MIG焊机改造过程中，对设备控制系统的分析和研究，介绍了在PLC程序设计中的数据库查表技术，对软件仿真硬件技术在设备改造中的进一步实践应用做了有益的探索。
关键词　TIG焊　MIG焊　TIG加MIG焊　焊接搭接角　PLC数据库表

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

　　对于直管对接焊接来说，MIG焊机具有焊接速度快，效率高等优点，但同时又有焊接参数调整要求严格，尤其是起焊点不易焊透，易形成材质未融合的缺陷等不足。而TIG焊在起弧时可以预热，因此材质隔合好，能很好地满足质量要求，但其焊接效率太低，以现有设备难以承担大量的直管对接任务。
　　为了充分发挥MIG焊和TIG焊各自的优点，扬长避短，出现了TIG加MIG焊接新工艺，就是用TIG焊接来打底，MIG焊接盖面的工艺。在自行设计制造和引进国外先进TIG加MIG焊机设备的同时，可将现有的MIG机逐步改进为TIG加MIG焊机。

1　设备改进的可行性研究

　　被改造的两台MIG焊机是1987年从日本3K公司引进的，虽经过10多年的使用，其机械结构及控制系统运行还比较正常，这是改造能否成功的物质基础。整套设备控制系统为三菱A2系列PLC，带有屏幕和参数键盘，主轴旋转采用直流无级调速，焊枪摆动控制也采用直流无级调速，机械传动机构定摆幅。可屏幕显示并用键盘设置5组不同的焊接参数，每组参数包括选枪号、气体号、初始电流时间t₁、运行启动时间t₂(t₂≥0.1时主轴运行中启动焊接)、电流衰减时间t₃、及第1至6层的主轴转速、焊枪摆动速度。
　　经过实际测试表明，其主轴转胎调速范围相当宽，*达12r/min，*可到0.3r/min以下，运行也比较平稳，能够满足TIG焊和MIG焊不同的速度范围要求。原设备有3把枪架，只用了2把MIG焊枪，因此空出的一个可以安装TIG焊枪。从机械结构上看，该设备完全具备升级能力。
　　初步有2种改造方案。方案1：另增加一套TIG焊控制装置，控制TIG焊接设备，与原设备控制系统隔离，增设TIG焊操作面板和控制按钮。方案2：修改原控制程序，直接扩展原系统功能，使其能控制新增的TIG焊设备，TIG焊和MIG焊统一用原设备操作面板及按钮，TIG焊参数也用键盘和屏幕设定和显示。
　　从实现的可行性来说，第1种方案技术上难度较小，增加的硬件较多，投资大，操作时比较麻烦。第2种方案硬件改动少，改造周期短，投资小，但需修改原控制系统程序，技术上难度较大。为了缩短工期，节约资金，决定采用第2种改造方案。

2　改造方案的实施

　　在1号枪架安装TIG焊枪，联接TIG焊相应设备，将原操作面板上的焊枪选择开关作为功能选择开关用，选1号枪时为TIG焊机功能，选2、3号枪时为原MIG焊机功能。TIG焊屏幕参数显示设定与MIG焊相同，只是TIG焊时对部分屏幕参数作了重新定义：
　　预热时间t^′₁　0-99s
　　搭接角度t^′₂　0°-30°
　　衰减时间θ^′₃　0-99s
　　原MIG焊机主轴只有零位，停止位，减速位三个行程开关，也就是说焊接结束搭接角是固定的；而TIG焊打底要求可调多种搭接角度，如10°、15°、20°等。
　　如何满足这种特殊要求呢?一般来说，可采用给主轴连接一个脉冲编码器，靠PLC计算脉冲数来定位，实现角度控制。但是这需要在机械上增加传动机构，实施起来比较麻烦，而且一个编码器价值至少在千元以上，成本较高。针对这台设备的具体情况和工艺要求，我们采用了一种更简单有效的方法，即用PLC程序运算仿真，同样实现了多角度预置功能。具体到程度设计上，就是主要采用了数据库查表技术。由于主轴转胎速度可以屏幕预置，在相同转速下主轴转过不同角度需要不同的时间，而在转过相同角度情况下，不同主轴转速也对应着不同的时间。这样，我们就可以形成这样一个数据库表(见表1)。

表1　相同角度情况下主轴转数对应的时间