Сварка стыка машиной К-1000 (Раздел дипломной работы)

4.2 Сварка стыка машиной К-1000

Сварка машиной К-1000 осуществляется с помощью системы автоматического контроля и управления.

Система автоматического контроля и управления (далее система) предназначена для управления процессом контактной стыковой сварки оплавлением рельсов на машине К-1000, регистрации и контроля основных параметров режима с оценкой качества сварных соединений.

Система состоит из промышленного компьютера (ПК) с монитором, контроллера «Сименс» на основе процессорного модуля CPU314C-2PtP, контроллера КСУ КС СО, блока PL6 управления следящим золотником «Bosh», датчиков тока, напряжения, перемещения и давления, пульта оператора, промежуточных реле и блоков питания (+24В, +15В).

Функции, выполняемые системой:

- прием команд с пульта оператора и управление электромагнитами золотников исполнительных механизмов сварочной машины;

- управление сварочным процессом согласно заданному режиму  сварки;

- задание параметров  режима сварки в функции перемещения: припуск по каждому этапу S, напряжение на этапе U, скорость вперед Vп и назад Vр, ток Iп, ниже которого задается скорость вперед, ток Iр, выше которого задается скорость назад, ток Iо, при котором изменяется направление движения привода подачи, длительность осадки под током Tос и длительность выдержки после осадки Т проковки. Количество программируемых этапов - до 16, дискретность программирования (по перемещению) - 1 мм;

- измерение показаний датчиков сварочного тока в первичной обмотке сварочного трансформатора в диапазоне до 1000 А при сварке и до 2000 А при осадке, напряжения на первичной обмотке сварочного трансформатора в диапазоне до 400 В, перемещения подвижной колонны сварочной машины в диапазоне до 100 мм, давления в цилиндрах осадки до 12,5 МПа;

- вычисление параметров процесса сварки: T - времени сварки, U1, U2 - высокого и низкого напряжения, Iср - среднего тока сварки на этапе нагрева, Vср - средней скорости подачи на этапе нагрева, Vф - максимальной скорости подачи на этапе форсировки, Lос - припуска на осадку, LI - длительности осадки под током, Vос - скорости осадки, Fос - усилия осадки, Sо - общего припуска, Z - сопротивления короткого замыкания во время осадки, Q - энергии, выделенной во время нагрева, КЗ - длительности короткого замыкания на этапе форсировки;

- вычисление параметров процесса сварки по каждому этапу: Tt - длительности этапа, St - припуска, Ut - среднего напряжения, Vt - средней скорости оплавления, It - среднего сварочного тока ;

- задание уставок контроля процесса с клавиатуры ПК и контроль качества сварного соединения по допуску на T, Vср, Vф, Lос, LI, Tкз;

- вывод в реальном времени на экран монитора осциллограммы параметров сварочного процесса и их численных значений;

- вывод на экран монитора сменного рапорта, в котором приводятся данные по сварке каждого стыка с указанием параметров, вышедших за пределы допусков.

Система работает в режиме диалога с оператором.

При включении системы в ПК автоматически задаются режимы работы периферийных устройств, сбрасываются в нулевые значения массивы, в которых накапливаются данные о ходе процесса. Вводятся значения предварительно заданных уставок, которые хранятся на диске в файле VADIM.UST. В соответствии с хранящимся в этом файле номером последнего используемого режима сварки вводятся его параметры, которые хранятся на диске в файле X.REG, где Х - числовое значение номера режима. Открывается файл на жестком диске, в который будут записываться данные о качестве сварки. Имя файла определяется текущей датой с расширением R - REPORT.

На экран монитора выводится главная картинка диалога, на которой указываются:

- меню выполняемых функций (1 строка);

- показание датчика перемещения (2 строка);

- состояния дискретных входов (5 Х 8) и дискретных выходов (4 Х 8).

При этом зеленым цветом показано включенное состояние входа и выхода, а красным - выключенное. Состояние выходных цепей можно менять с пульта оператора при включенном флаге «Ручное управление».

В нижнем ряду выводится номер текущего заданного режима сварки, а также диагностические сообщения о техническом состоянии узлов системы управления.

Пульт оператора, дискретные и аналоговые датчики и дискретные исполнительные устройства, контроллер КСУ СО и блока управления PL6 золотника «Bosh» подключены к контроллеру «Сименс», который выполняет функции прямого цифрового управления сварочной машины. Заданные параметры режима и измеренные их значения в ходе процесса сварки передаются в ПК для вывода информации о процессе на экран монитора, оценки качества сварного соединения и запоминания на магнитном диске полученных данных в виде протокола о ходе технологического процесса по каждому сварному соединению.

Контроллер КСУ КС СО осуществляет измерение действующего значения сварочного тока за полупериод сети (10 мс), передачу его в контроллер «Сименс» с частотой 100 Гц, прием величины заданного напряжения в первичной цепи сварочного трансформатора и управление тиристорным контактором для стабилизации заданного значения напряжения. Связь контроллера «Сименс» с КСУ СО производится по последовательному каналу типа RS422, а с ПК по каналу типа RS232.

В главное меню выполняемых функций входит:

- ввод протокольных данных («Данные паспорта»);

- задание параметров режима сварки («Режим»);

- проверка статических и динамических характеристик привода подачи подвижной колоны («Испытание привода»);

- просмотр данных о сварке, в том числе и за предыдущие дни («Рапорт»);

- ввод уставок на параметры процесса для контроля качества сварного соединения («Допуски»);

- завершение программы («Выход»).

Кроме того, функция управления и контроля процесса сварки (Сварка) запускается автоматически по нажатию кнопки «ПУСК» на пульте оператора.

Для вывода протокола о сварке изделий задаются следующие паспортные данные:

- номер РСП;

- тип и номер сварочной машины;

- тип свариваемых рельсов;

- номер смены;

- фамилии сварщика, дефектоскописта  и мастера;

- номер стыка, плети и вид плети (левая или правая) - в процессе сварки номер стыка автоматически изменяется;

- признак (статус) сварки плети, контрольной сварки, предварительной сварки и сварки переходного профиля - данные контрольной сварки не заносятся в протокол для подсчета числа бракованных стыков.

Система управления может работ в режимах непрерывного и импульсного плавления. Соответственно первые десять режимов (от 0 до 9) относятся к непрерывному плавлению, остальные к импульсному плавлению.

Параметры режима сварки задаются по этапам. На каждом этапе задаются следующие параметры:

- припуск S с дискретностью 1 мм;

- напряжение U с дискретностью 10 В в диапазоне 200 - 380 В;

- скорость вперед Vп и назад Vр с дискретностью 0,1 мм/с в диапазоне 0 - 5,0 мм/с;

- ток Iп, ниже которого задается скорость вперед, ток Iр, выше которого задается скорость назад, и ток Iо, при котором изменяется направление движения привода подачи, с дискретностью 10 А в диапазоне 200 - 1000 А;

- длительность этапа Т  дискретностью 0,1 с до 255 с.

Смена этапа происходит по отработке заданного припуска или его длительности. После последнего запрограммированного этапа необходимо ввести значение скорости вперед Vп = 0.

На этапе с Vп = 0 система включает осадку. Величина осадки задается значением припуска S на этом этапе. После осадки должна быть задана длительность осадки под током и длительность проковки после осадки.