基于三菱PLC的焊机控制系统

何文凤

梅山设备分公司，江苏 南京 210039

在现代化的冷轧厂，为了保证连续化生产，必须将生产线上的前行带钢和后行带钢焊接起来，作为冷轧各条生产线上的重要单体设备，冷轧焊机负责实现这一功能。目前在钢铁企业冷轧现场使用的焊机主要包括激光焊机和搭接焊机两种。本文以TEMIC公司的窄搭接焊机为研究对象，介绍其主要控制系统。

1 焊机主要原理和动作过程

窄搭接电阻焊机的焊接原理是将两块带钢搭接，通以适当电流，在材料自身的电阻、材料间及材料与电极间接触部分的集中电阻上产生热量，最终熔化而焊接起来。典型的焊接工艺流程包括：

焊机准备（包括带钢数据传输，带头定位，由入口夹钳的中间夹钳夹紧带钢）-机组入口段停止运行，消除带钢张力（由线上完成）-入、出口夹钳夹紧带钢-剪切-抽 尾-对中-搭接-焊接、平整-焊机复位-焊接周期完成。

2 控制网络

TEMIC窄搭接焊机使用三菱PLC家族中的高性能Q系列PLC，编程软件采用GX Developer。系统主站和从站（远程输入输出设备、触摸屏）组成CC-Link现场控制网络，通讯模块使用QJ61BT11；同时系统利用以太网接口模块QJ71E71接入机组的工业以太网。

CC-Link是控制和通信链接的缩写，通过利用专用电缆连接I/O 模块、智能功能模块和特殊功能模块等分布式模块，连接后这些模块就可以由PLC控制。作为一种能同时高速处理控制和信息数据的现场网络系统，CC-Link可以提供高效、一体化的工厂和过程自动化控制，满足工厂自动化系统用户多样化的需求；能用于广泛的多厂商设备使用环境，省配线、低成本地构筑高性能的网络。

3 主要控制回路

搭接焊机主要控制系统包括顺序控制、焊接电流恒定控制以及位置控制三部分。顺序控制功能模块能完成常规逻辑量控制，实现焊机 PLC与生产线控制系统之间数据传送和焊接联锁信号传输。本文主要对后两种控制回路进行介绍。

3.1 恒定电流控制

在焊机中，电流是3个关键元素（电流，传导时间和压力）中最为重要的一项。 焊接电流与焊缝质量直接相关，为了提高焊接质量，消除交流焊接中由于电流零点造成漏焊的缺陷，采用直流电流焊接。焊机的直流电源由单相电源提供，通过在焊机变压器初级连接可控硅，在次级连接整流器，转换成为低电压高电流的状态。

焊接电流控制系统通过实时监测焊接电流波动状况，并利用负反馈的闭环电路来控制可控硅调压电路的触发脉冲，进而控制输出电压，最终实现控制恒定的焊接电流目的。焊接电流控制框图如图1。

图1 焊接电流控制框图

3.2 位置控制

位置控制系统主要包括以下几部分：

1）重叠量调整；

2）下电极轮高度调整；

3）对中系统；

4）焊接小车位置控制：

位置控制系统控制逻辑如下：

（1）如果︳REF-FBK︳＞K1 APC高速

REF＞FBK 高速前进

REF＜FBK 高速后退

（2）如果K2＜︳REF-FBK︳＜K1 APC低速

REF＞FBK 低速前进

REF＜FBK 低速后退

（3）如果︳REF-FBK︳＜K2 APC结束

其中 APC：自动位置控制 REF：目标位置 FBK：实际检测位置反馈量 偏差值设定点：K1，K2 其中K1>K2

4 结论

作为冷轧生产线上的重要设备，焊机的功能精度对机组生产起着关键作用。作为设备管理维护人员，首先必须对焊机工艺流程熟练掌握；在深入研究和理解控制系统后，要切实做好现场传感检测设备和控制元器件的日常维护保养工作，只有这样才能牢牢把握焊机运行状态，确保焊机设备正常稳定工作。

[1]三菱PLC Q系列编程手册.

[2]TEMIC窄搭接焊机操作手册.

[3]付作宝.冷轧薄板生产[M].北京：冶金工业出版社，2005，6.