西门子6ES7231-7PC22-0XA0库存现货

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  在汽车工业中，较早采用激光焊接技术且已实现大批量生产的为不等厚板的激光拼焊技术。Soudronic汽车系统有限公司(以下简称 “Soudronic”)系**良好的激光拼焊设备与系统供应商。据统计，2004年**的激光拼焊板产量为1.8亿张，预计2005年将增涨到2.5亿张。由于激光拼焊板对于焊缝质量要求特别严格，因此，Soudronic较早开发出了基于光学成像与激光感应技术的用于拼焊板焊缝质量监控的*一代在线实时监控系统，并将该系统应用于其激光拼焊设备与激光焊管设备上。该系统的采用较大地提高了Soudronic在激光拼焊领域的技术竞争力，同时通过与拼焊板供应商及汽车制造商的不断交流，Soudronic开发出了新一代更加简易可靠的可视式焊缝质量检测系统——“SOUVIS(r) 5000”(SOUdronic VIsion System)。由于双力该系统*到的技术特点及**的性能，可广泛应用于汽车制造工业的激光焊接中，如轿车白车身激光焊接与激光钎焊及燃油喷射系统与变速箱齿轮焊接等。 

    焊接工艺及其技术局限性  

    在工业应用中，激光焊接的工艺控制非常关键，这主要是因为：  

    待焊接工件的精度、工件焊接组合的重复定位与夹紧精度有一定限度，焊接前的间隙必须控制在一定精度内；对于有些焊接形面，激光聚焦点跟踪整个焊接缝隙轨迹(长度可达2m以上)的精度要求不**出激光光束直径的10%；有时待焊接工件表面会有金属涂层(如镀锌板)，(tag:钨绞丝)而金属涂层由于其材料熔点较低常常会造成焊接气孔。在汽车工业中的大批量生产应用中，激光焊接多采用“深入焊”或“透焊”工艺。但是，即便对缝间隙控制得再好，也无法避免出现焊接缺陷。从其表面来看，激光雕刻机焊缝缺陷可主要分为两大类：焊缝几何形面缺陷和随机缺陷，前者一般通过对一段焊缝进行观察即可发现，后者指出现在不可预知位置的局部缺陷。 

    “SOUVIS(r) 5000”的图像处理系统 

    “SOUVIS(r) 5000”的硬件平台为一台功能强大的工业电脑，内置有图像处理系统与实时操作系统。感应头为一个CMOS摄像头，摄像头具有自适应反馈特点及特殊的闪光技术。该系统可集成到TCP/IP网络中进行数据交换，也可通过母线(CAN，INTERBUS)与PLC连接进行外部控制。该系统也可与远程服务器连接，实现远程质量监控及系统故障自诊。系统的图像处理电脑也能够实现部分功能直接控制(I/O’’s)。 

图像获取 

    由两根等幅激光线按一定角度投射到待检测焊缝上来获取焊缝的三维数据，即焊缝几何形面数据。同时在一个闪光装置持续20μs的闪光瞬间，CMOS摄像头拍摄待检测焊缝区的灰底照片。为获取上述两种方式在图像上的较大对比度，摄像头既有自适应光学特点，也可通过专用软件设定，因此，系统较终获取的单一图像中可反映出待焊缝区的全部信息。系统获取的标准图像尺寸为10 mm×10 mm，分辨率为10μm。在实际生产过程中，感应头或待检测工件需在连续运动中取像，系统的取像触发装置可**连续取像的两个相邻图像有一定重叠，从而实现无间断取像检测。受限于摄像头取像速度及速度，系统的速度为30m/min。由于系统取像与速度，因此，在实际应用中，影响速度的瓶颈往往是其他生产装置，如焊接机器人、工件穿梭装置等。  
    焊缝特征提取分析 

    激光焊接的焊缝质量检测主要取决于两方面的数据特征：焊缝几何形面的**测量值和焊缝表面的均匀性。焊缝的局部缺陷会对焊缝强度及表面视觉美观产生影响，因此，“SOUVIS(r) 5000”采用如下3种方式同步探测焊缝局部缺陷：焊缝形面三维数据分析、焊缝组织结构分析和针孔分析。 

    焊缝组织结构一般通过一个决定性的、随机的、非均质的纤维性结构来反映，即"鱼骨形"结构。为了对焊缝结构进行分析，系统根据纤维结构的斜度、方向及多像素方式生成焊缝结构特征。这些结构特征可以仅通过少量的数字来反映焊缝表面质量与平滑均匀性等特征。如果在每个焊缝区这些结构特征数据变化很大，则说明焊缝出现局部焊接缺陷，比如由于等离子保护造成的溶烧深入不足或者由于工件表面涂层造成的孔隙或焊坑。细小的焊接缺陷(如针孔)通过这种方式无法探测，因此，该系统利用*3种分析算法来发现小于几百μm的细小焊接缺陷，如在激光钎焊焊缝上探测直径仅为200μm的针孔，这种方法称为针孔分析法。 

   3、电气组成：

    系统粗整部分使用四方C320无传感器矢量变频器，精整部分使用伺服精确定位，三菱FX2N系列PLC和人机界面组成参数设置和运行控制系统。

    1、通过人机界面设定整个系统的产品尺寸，线速度等参数。

    2、通过三菱PLC采样光电传感器信号，对粗整变频器进行控制。

    3、精整伺服部分通过人机界面直接设置。

    4、粗整环节使用四方电气生产的C320－4T0110系列变频器。

    C320系列为无传感器矢量型变频器，具有*特的无传感器控制技术，宽电压设计，低频输出力矩高，完全可以满足工艺生产要求。

    4、控制原理：

    原料经过粗整后到达缓冲地坑，经缓冲地坑到精整后按产品设定尺寸精确定尺到台面，再用液压斩斩下自动掉入下料台。粗整部分要跟踪地坑中原料的位置来调节速度，产品尺寸和线速度直接在触摸屏上设置。考虑系统成本，变频器由PLC采用多段速度控制，通过安装在地坑中四个光电传感器来检测原料的位置，然后把位置信号送到PLC，由PLC控制变频器的速度。原料位置反馈在位置1时变频器高速运行，在位置2时中速运行，在位置3时低速运行，在位置4时变频器停止运行。在实际生产中生产线速度会因原料的厚度以及产品的尺寸不同而变化，这样就要求变频器有很好的加减速性能来跟进生产线的速度。

    5、C320变频器参数设置：

    F0.0:1无感矢量控制

    F0.1:9外部端子选择

    F0.4：0001使用外部端子控制变频器起动

    F0.10：3加速时间3秒

    F0.11：2减速时间2秒

    F1.15：380

    F1.16：50

    F1.17：21.5

    F1.18：1460设定电机额定参数

    F3.0：1

    F3.1：2

    F3.2：3多段速外部端子功能定义

    F5.1：45多段速频率1

    F5.2：25多段速频率2

    F5.4：10多段速频率3

   1 引言

    随着社会的进步，工业自动化产品的性能日益加强，而价格也因电子技术的高速发展而不断下降。对原有设备的电气控制可以以高性价比进行改进，通过采用**的控制技术和驱动技术，使设备的运行更加节能，，安全，可靠。

    作者在为广茂D2230型，D4070型两台浮坞门座式起重机电控部分运用当前的控制技术进行设计，产品投入运行两年来实现**运行，更在节能方面为客户创造了利润。

    2 系统控制方案

    2．1控制系统功能要求

    本文仅以D2230型浮坞门座式起重机为例介绍，应用于上海船厂码头货物搬运。

    额定载重量22吨;变频提升电机额定功率75KW；额定提升速度30米/分，10吨以下为轻载，轻载时运行速度≤30米/分；非轻载时运行速度≤15米/分，要求满足连续重载工作的需要；必要的硬件安全保护；对系统运行相关参数进行监视记录

    2．2硬件设计

    针对系统控制要求，主要控制器件配置如下：

    1电机驱动选用日本安川VS616G5-4110矢量型变频器，配以PG-B2速度控制卡；

    2可编程控制器选用日本三菱FX2N-48MR型；

    3变频电机应控制要求预装1024P/R增量型光电旋转编码器；

    4运行监视记录设备选用日本三菱FX-50DU-TK-C型触摸屏；

    5五档速度给定的主令头；

    6制动电阻按额定功率的三倍选配。

    2．3工作原理

    系统上电后，在无故障反馈情况下，司机室驾驶员给出操作指令，PLC程序根据指令首先发定向指令给变频器，并监视变频器输出力矩达到启动开刹车力矩值时打开刹车，然后按操作指令以各档速度运行，轻载速度≤30米/分，重载速度≤15米/分；运行全程故障监视，轻故障声光提示，重故障紧急停机。

    电机运行速度由PG光电编码器反馈给变频器，构成速度反馈闭环电流矢量控制，从而达到高精度速度控制和力矩控制；通过PG-B2卡监视输出分频到PLC高频脉冲输入端子，用于程序中的速度控制与监视。运行数据及历史记录通过RS422串行通讯接口传送到触摸屏用于监视。

    2．4软件设计

    PLC程序分两部分：

    其一为主起升吊钩搬运货物的主流程运行控制，其中的关键是把主令头的运行及速度指令逻辑转换为三位二进制输出给变频器多段速输入端；

    以及对PG-B2卡分频输入的脉冲用SPD脉冲速度计算指令配合变频器分频参数F1-06及电机转速换算为以米/分为单位的数据；

    其二为PLC与触摸屏的接口程序，在PLC中为触摸屏设立数据读取区及相关状态标志，用于触摸屏的监视.触摸屏监视画面组态：为便于驾驶员对运行状况能更详细准确的把握，以及便于工作人员对系统的维护，触摸屏监视画面组态具备运行画面自动切换及历史故障记录

自动化电镀生产线应用非常广泛，其控制部分常常采用ＰＬＣ控制，用变频器对电动机进行调速。结合实际谈几点应用经验供大家参考，包括欧姆龙ＰＬＣ的位计数指令Ｂｃｎｔ的一个特殊用法，电镀生产线的伺服器“Ｍｉｔｙ”的死机问题和生产线吊车移动跑位跑偏故障问题的解决，这些经验在实际应用上有重要的参考价值。

    关键词：自动化；ＰＬＣ；电镀生产线；自动控制

    １概述

    自动化电镀生产线在电路板、五金表面处理等领域应用非常普遍，自动化程度也越来越高。控制上基本都采用ＰＬＣ和微型计算机构成的集散控制系统控制，控制系统也比较复杂。现将该系统在设计和使用过程中的几点应用经验写出来与大家交流。

    ２位计数指令Ｂｃｎｔ的特殊用法

    欧姆龙的Ｃ系列ＰＬＣ有一个指令称为位计数指令Ｂｃｎｔ，其指令形式如图１。无论是各种书籍还是欧姆龙公司的编程手册对该指令的解释都是：对从ＳＢ开始的连续Ｎ个字中的１的个数进行计数，结果放入字Ｄ中，一般也就照此应用。但是实际上它对标志位有影响，并可应用其对标志位的影响来写程序，有时应用起来十分方便。

    当有多个信号之一发生就需要输出某个信号时，这些信号之间是逻辑“或”的运算关系。一般将这些信号对应的常开触点并联来写程序，信号点数很多时，相应程序较长。或者将这些信号集中在某几个字中，用比较指令ＣＭＰ与０比较，然后检查是否相等来写程序，程序也比较长。而用位计数指令Ｂｃｎｔ对标志位的影响来写就十分简单，首先将这些信号集中到连续的几个字中，如有２５个信号已经集中在８０和８１两个字中，这些信号中有任何一个发生，就要使１６．００输出一个信号，然后用Ｂｃｎｔ指令写出Ｔ形图程序，见图２。   解决的办法有：

    ａ．在设计电路时加上在出现此两个感应器被同时感应时自动断开吊车电源的控制线路，并加上相关保护程序。

    ｂ．小心调整限位感应器位置，防止该现象的出现。

    ４用伺服器Ｍｉｔｙ驱动吊车的吊车跑位跑偏的故障原因

    在采用上述方案的控制系统中，生产线使用几年后较少数会出现工作一段时间吊车跑位偏离定位位置的故障现象，此时用普通电工仪表（电笔、万用表、兆欧表）都无法查出故障原因，因为实际中用万用表和兆欧表检查该信号线是没有问题的。如果没有经验该故障十分难维修。分析其原因或者是编码器轴打滑或者是编码器送到伺服器的信号有错误。事实和现场检查证明编码器的轴从来没有出现打滑。只有在吊车工作时才能够检测到编码器送到伺服器的信号，而吊车移动速度在不断变化，编码器送到伺服器的信号的节奏也在不断变化，同时电气控制柜周围干扰很强，电脑显示器靠近了就会无法正常显示。因此，用示波器能否检测编码器送到伺服器的信号没有试过，一般也不具备此条件，估计就是有示波器也无法用来检测此信号。在用备用编码器更换编码器无效的情况下可以更换从编码器到电气控制柜的橡胶绝缘外皮的屏蔽信号线排除故障，即图３中矩形框部分。其原因可能是该信号线老化，受到现场干扰，导致送到伺服器的信号错误所致。建议使用三年就更换该信号线或出现此故障时更换该信号线。

    结束语

    实际工作中有很多难以预料的问题，解决这些问题需要理论知识指导，也需要多开展经验交流，上文中所述内容都是实践过程中碰到的一些实际问题和解决办法，在此与**们交流，还请大家多多指导。

    参考文献

    １］ＯＭＲＯＮＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓＯＰＥＲＡ－ＴＩＯＮＭＡＮＵＡＬ

    ２］王卫兵，高俊山．可编程序控制器原理及应用Ｍ］．北京：机械工业出版社，*二版．

    作者简介：万军华（１９６９￣），湖南岳阳市人，湖南理工学院物理与电子信息系教师。