摘 要：等離子噴焊工藝過(guò)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(guò)程的控制要求LOGO！的軟件和硬件設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)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(shí)繼電器、脈沖繼電器、時(shí)鐘、RS繼電器、脈沖發(fā)生器、加\減計(jì)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(qiáng)，具有不同的輸入和輸出類(lèi)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(jì)算機(jī)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(jī)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(dòng)化作業(yè)到集成有ASI總線接口總線系統(tǒng)的擴(kuò)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(guò)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(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了控制目的。 等離子噴焊是采用等離子弧作為高溫?zé)嵩矗诮饘倩w表面噴焊合金粉末的新工藝，是一種先進(jìn)的表面強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(jī)床，送粉器，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，噴焊槍?zhuān)泛蜌饴返?。目前，?guó)內(nèi)現(xiàn)有數(shù)百臺(tái)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(wèn)題。并且，等離子噴焊工藝過(guò)程復(fù)雜，任何一個(gè)參數(shù)稍有變化都會(huì)影響噴焊層質(zhì)量。針對(duì)上述問(wèn)題而研制的控制系統(tǒng)，適用于軸類(lèi)工件的柱面或端面自動(dòng)噴焊。 一、噴焊過(guò)程控制要求 根據(jù)等離子噴焊工藝的要求，從送氣開(kāi)始到焊完，每步動(dòng)作必須按照一定的先后順序和時(shí)間間隔銜接起來(lái)，其動(dòng)作時(shí)序如圖1所示。 [align=center] 圖1 等離子噴焊過(guò)程動(dòng)作時(shí)序關(guān)系[/align] 噴焊開(kāi)始t1時(shí)，按“啟動(dòng)”按扭，立即送氬氣至焊槍和送粉器中。送氣3s后，t2時(shí)高頻引弧，非轉(zhuǎn)移弧引燃后高頻自動(dòng)切除，同時(shí)焊槍擺動(dòng)。t3時(shí)送粉器開(kāi)始供粉?？紤]到粉末由送粉器到焊槍有一段距離，故延時(shí)至t4時(shí)啟動(dòng)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(shí)工件開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)或焊槍行走。工件延時(shí)1～2s轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)熱工件，保證起始部位的質(zhì)量，噴焊原環(huán)面（如閥門(mén)密封面）時(shí)，工件轉(zhuǎn)動(dòng)而焊槍不行走，僅靠焊槍擺動(dòng)幅度來(lái)獲得一定的噴焊層寬度，噴焊圓柱面時(shí)，工件轉(zhuǎn)動(dòng)，焊槍沿軸線方向左右擺動(dòng)，同時(shí)沿軸線方向行走，行走范圍由左右行程開(kāi)關(guān)限制。 到設(shè)定位置后，噴焊進(jìn)入停止過(guò)程。首先，t6時(shí)送粉器停止供粉。然后，t7時(shí)轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧開(kāi)始衰減，t8時(shí)電弧熄滅，焊槍停止擺動(dòng)和行走，工件停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滯后3～5s，停止送氣，以保護(hù)鎢極和收弧熔池，t9時(shí)整個(gè)噴焊過(guò)程結(jié)束。 二、控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 1、地址的分配 選用的LOGO！型號(hào)24RCLB11，按照控制系統(tǒng)要求，需要10個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，而此型號(hào)LOGO！最多可提供12個(gè)輸入和8個(gè)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(kāi)關(guān)量（常開(kāi)）輸入控制信號(hào)。輸出接口控制電磁閥和繼電器。“1層/2層”和“圓柱/圓環(huán)”接口接鈕子開(kāi)關(guān)，當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，分別選擇工作方式的后者。Q1～Q8實(shí)現(xiàn)的是送氣到工件轉(zhuǎn)動(dòng)和焊槍行走的輸出控制開(kāi)關(guān)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，利用LOGO！內(nèi)部模塊對(duì)其進(jìn)行控制。 2、設(shè)計(jì)思路和模塊的使用 LOGO！的編程規(guī)則，是從輸出到輸入來(lái)設(shè)計(jì)控制線路的。按照此規(guī)則，對(duì)噴焊過(guò)程中的各個(gè)輸出量以及輸入量之間的關(guān)系進(jìn)行分析，將各種工作模式中的動(dòng)作歸納成對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系，利用LOGO！實(shí)現(xiàn)控制。 在系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)接通延時(shí)模塊的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)輸出的時(shí)間以及時(shí)間間隔的控制；利用RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)鎖存；利用保持延時(shí)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出接通時(shí)間的控制；利用對(duì)稱(chēng)時(shí)鐘、脈沖觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器記數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧衰減時(shí)間的標(biāo)記。由于系統(tǒng)中要控制的量較多，故在編程的過(guò)程中采用了分塊編寫(xiě)的方法，編寫(xiě)完畢后再將各塊連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)總的控制要求。 當(dāng)啟動(dòng)后，氬氣立即送到焊槍和送粉器中，高頻引弧后斷開(kāi)，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(shí)現(xiàn)Q8范圍的控制，B20、B21和B24三者共用實(shí)現(xiàn)閃動(dòng)次數(shù)的控制，以閃動(dòng)動(dòng)作作為Q4和Q5開(kāi)始衰減時(shí)刻的標(biāo)志。B25的輸出端與RS的R端相接，通過(guò)B28與I2相與實(shí)現(xiàn)對(duì)Q2的控制，當(dāng)噴焊完成時(shí)使RS復(fù)位，Q2停止擺動(dòng)。時(shí)間到達(dá)后，通過(guò)B27、B26與I1相與，使Q1斷開(kāi)，整個(gè)噴焊過(guò)程完成。 3、利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)編程和仿真 在使用LOGO！時(shí)，較小的程序可以直接利用LOGO！上的小鍵盤(pán)和顯示器完成，在編制較為復(fù)雜的程序時(shí)，可以利用相應(yīng)的編程軟件來(lái)編制程序，然后利用電纜下載到LOGO！中，還可直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真。 由于系統(tǒng)的程序較長(zhǎng)，直接在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)程序，并驗(yàn)證程序是否正確。程序如圖3所示。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序[/align] 三、結(jié)束語(yǔ) 由于LOGO！使用方便、功能豐富、性能可靠、價(jià)格低廉，還可以縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本。但由于要實(shí)現(xiàn)的功能較多，實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)功能往往要幾個(gè)模塊的綜合使用。與PLC相比，其在小點(diǎn)數(shù)開(kāi)關(guān)量控制中性能相同，但造價(jià)比PLC低很多。所以有較高的推廣價(jià)值。