Система управления поточной линией контактной сварки

О П И С А Н И Е)946853ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву -- (22) Заявлено 02.07.80 (21) 2949878125-27 с присоединением заявки Ло -(53) УДК 621,791, .763.037 (088.8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень Ло 28Дата опубликования описания 05.08.82 по делам кзвбретеннй и Открытий(72) Авторы изобретения сесоюзный научно-исследовательский проектнои технологический институт электросварочного Уральский вагоностроительный завод им. Ф. Э. 1) Заявители ТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОТОЧНОЙ ЛИНИ КОНТАКТНОИ СВАРКИ Изобретение относится к контактной сварке и может быть использовано при автоматизации управления и контроля процесса контактной сварки поточных линий, в частности линий точечной сварки узлов грузовых цельнометаллических вагонов, состоящих из нескольких независимых по управлению потоков, на которых установлены машины для контактной сварки.Известны системы управления поточной линией контактной сварки, содержащие силовые коммутационные устройства, устройства автоматического отключения сварочных машин, программные устройства, пульты управления, датчики положения механизмов 11 и 2Недостатками данных систем являются низкое качество сварки деталей, имеющих переменную толщину, отсутствие информации о положении транспортируемых изделий, что не позволяет организовать управление процессом сварки.Известно также устройство для контактной сварки, включающее блок измерения углов включения и выключения управляемых вентилей, выходы которых через вычислительные блоки связаны с элементамииндикации 31.Недостатком устройства является отсутствие в нем возможности проведения активного контроля проесса сварки.Наиболее близкой к предлагаемой является система управления поточной линией контактнои сварки, содержащая несколько автономных по управлению потоков, объединенных транспортирующими устройствами, сварочные машины, микро- электронно-вычитательные машины со своими устройствами связи, контроллеры сварочного тока, элементы индикации места ипричин сбоев 41Недостатком, известного устройства является невысокая производительность и отсутствие воспроизводимости качества сварных соединений. /Цель изобретения - повышение производительности поточной линии и повышение ее экономичности.Поставленная цель достигается тем, что в систему управления поточной линией контактной сварки, содержащую несколько автономных по управлению потоков, объе 946853диненных транспортирующимй устройствами, сварочные машины, микро-электронно-вычислительные машины со своими устройствами связи, контроллеры сварочного тока, элементы индикации места и причин5 сбоев, введен программно-управляемый коммутатор, включенный между соответствующими сварочными машинами и контроллерами сварочного тока, при этом контроллеры сварочного тока соединены со входами микро-ЭВМ. О На фиг. 1 изображена поточная линия контактной сварки боковых стен грузовых полувагонов с расположением датчиков и устоойств системы управления, в плане; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 (расположение датчика тока на сварочной машине); на фиг. 3 разрез Б - Б на фиг. 2 (расположение датчика усилия сжатия электрода); на фиг. 4 - структурная схема системы управления линиеи; на фиг. 5 - 2 о структурная схема связи контроллера и микро-ЭВМ с тиристорным контактором сварочной машиной и устройством автоматического отключения.Линия состоит из двух автономных по управлению потоков. На первом потоке установлены подвижные двухточечные машины 1 для контактной сварки, на втором потоке - поворотные вокруг своей оси двухточечные машины 2 для контактной сварки и подвижные двухточечные машины 3, аналогичные зо машинам .Машины каждого потока ооъединены транспортирующими устройствами 4 и 5, осуществляюгцим и продольное передвижение изделия на первом потоке и. в поперечном направлении на втором потоке. Связь З 5 между потоками также осуществляется транспорти рующи ми устройствам и 4 и 5.На транспортирующем устройстве 4 первого потока размещены кодовый датчик 6 положения транспортирующего устройства: датчик 7 устройства регулирования начала отсчета кодового датчика 6, датчики 8 - 10 наличия изделия на транспортирующем устройстве; датчики 11 устройства контроля положения нижних электродов сварочных машин 1; датчики 12 устройства, ориенти руюгцего изделие на первом потоке в по. перечном направлении относительно оси линии. На транспортирующем устройстве 5 второго потока размен,ены кодовый датчик 13 положения транспортирующего устройства, датчик 14 устройства регулирования начала отсчета кодового датчика 13, датчики 15 и 16 наличия изделия на транспортирующем устройстве; датчик 17 устройства, ориентирующего изделие на втором потоке в поперечном направлении относительно оси линии; датчик 18 устройства, ориентирующего изделие на втором потоке в продольном направлении относительно оси линии. На каждой сварочной машине в сварочном контуре установлено по одному датчику 19 типа пояса Роговского (фиг. 2), а в каждом электрододержателе установлен датчик 20 усилия сжатия электрода (фиг. 3),Система управления поточной линией (фиг. 4) также содержит с микро-ЭВМ 21, контроллеры 22 сварочного тока, элементы 23 связи контроллеров с объектами управления; тиристорные контакторы 24, устройство 25 связи микро-ЭВМ с объектами управления, устройство 26 индикации места и причины сбоя, пульт 27 управления первым потоком, пульт 28 управления вторым потоком, устройства 29 и 30 автоматического отключения сварочных машин от питающей сети, магистральный канал 31 связи микро-ЭВМ и контроллеров 22; исполнительные устройства 32 приводов передвижения транспортирующих устройств; исполнительное устройство 33 устройства, ориентирующего изделие на первом потоке в поперечном направлении; исполнительные устройства 34 и 35 устройств, ориентирующих изделие на втором потоке соответственно в поперечном и продольном направлениях.На структурной схеме показано также распределение 36 и 37 сварочных машин первого и второго потоков по контроллерам 22 сварочного тока и трехфазные силовые вводы 38 и 39.Элементы 23 связи контроллеров 22 с объектами управления (фиг. 5) содержат блоки 40 трансформаторов, блоки 41 контроля угла проводимости тиристоров, блоки 42 импульсов управления, блоки 43 согласования уровня сигналов датчиков 19 тока сварочных машин.Тиристорные контакторы 24 содержат блоки 44 формирования импульсов управления тиристорами, блоки 45 термозащиты.Каждая сварочная машина содержит, кроме датчика 19 тока и датчиков 20 усилия сжатия электродов два сварочных трансформатора 46 с переключателями ступеней (не показаны), соединенные с верхней 47 и нижней 48 частями вторичного контура пульт 49 автономного управления сваркой исполнительное устройство 50 механизма передвижения подвижных сварочных машин 1 и 3 или механизма поворота поворотных сварочных машин 2 (фиг. 1), датчики 51 положения механизмов, исполнительное устройство 52 привода установочного перемещения электродов, исполнительное устройство 53 привода сжатия электродов.Устройство 25 связи микро-ЭВМ 21 с объектами управления включает блоки 54 нормализации сигналов, блоки 55 усиления сигналов и блоки 56 формирования сигналов.Система управления поточной линией работает следующим образом.51 О 5 тирующих устройств 4 и 5 и их останов, включение или отключение мстройств ориен 20 Зо 50 55 С пультов 27 и 28 управления потоками 4 и 5 задается один из трех режимов работы для каждого потока: автоматический, ручной или автономный. В автоматическом режиме работы по командам с пультов 27 и 28 управления и микро-ЭВМ 2 в соответствии с заданными заранее и введенными в память алгоритмами работы потоков управляет через устройство 25 связи исполнительными устройствами 32 приводов перемещения транспортирующих устройств 4 и 5, исполнительными устройствами 33 - 35 устройств ориентации изделий на потоках в поперечном и продольном направлениях, исполнительными устройствами 50 механизмов передвижения сварочных машин 1 и 3, исполнительными устройствами 52 и 53 приводов установочного перемещения и сжатия электродов сварочных машин 1 - 3.Команды на изменение скорости транспортации, включение или отключение установочного хода электродов, включение или пропуск сварки отдельными сварочными машинами, выбор заранее заданной программы режима сварки в зависимости от изменения профиля, свариваемых деталей по толщине и изменения комбинации точек шунтирования формируются микро-ЭВМ в функции положения транспортирующих устройств потоков по информации, снимаемой с кодовых датчиков 6 и 13 положения соответствующих транспортирующих устройств 4 и 5, Заранее заданные для любой пары свариваемых точек каждой сварочной машины программы нагрева (характер изменения действующего значения сварочного тока, его величина и длительности прохождения) поступают из микро-ЭВМ 21 по магистральному каналу 31 связи в контроллерь 22 сварочного тока, которые представляют собой специализированные микро-ЭВМ. Канал 31 связи предназначен для управления работой шести контроллеров, и обмена управляющей, контрольной и служебной информацией между микро-ЭВМ и контроллерами под управлением микро-ЭВМ.Каждый контроллер поочередно управляет нагревом группы сварочных машин, подключенных на одно и то же линейное напряжение трехфазных вводов 38 или 39. Очередность включения задается микро-ЭВМ 21 через канал 31 связи в виде специальных сигналов от контроллеров 22 на дополнительные входы блоков 41 контроля угла проводимости тиристоров и блоков 42 импульсов управления. Таким образом обеспечивается включение нагрева сварочных машин обоих потоков очередями одновременно не более одной сварочной машины на контроллер. Например, в первой очереди может включаться нагрев шести сварочных машин 1 35 40 45 первого потока фи. 4), во второй очередивключается нагрев оставшихся двух мяццц1 первого потока и сварочных машиц 3второго потока и, наконец, в третью очерельвключается нагрев шести сварочных машин 2 второго потока. Если в процессе работы первыми оказались подготовленнымик нагреву сварочные машины 2 ц 3 второго1потока, то в первую очередь включаетсянагрев шести машин 2, зятем оставшиесялве машины 3 второго потока и две машины1 первого потока и, наконец, в третью очерель шесть машин 1 первого потока.Такой алгоритм включения нагрева обеспечивает равномерную загрузк питающихтрехфазных сетей 38 и 39 цо мощности ипрактически цс снижает производительности поточных линий из-за взаимной задержки начала нагрева сварочных машин 1 первого потока и машин 2 и 3 автономного поуцравлени)о второго потока.Контроллеры 22 обеспе киваот измерение, вычисление, управлецие и регулирование действующего значения сварочного токапо заранее залацному алгоритму с точностью порядка 1 - 2-о,Сигнал, пропорциональный первой производной сварочного тока, снимается с датчика 19 тока типа пояса Роговского и черезблок 43 согласования уровня усигцяля устройства связи 23 с объектом поступает цявход контроллера 22.Одновременно с выходом тиристорногоконтакторя 24 через блок 40 трансформаторов и блок 41 контроля угла цроволимоститиристоров в контроллер поступает информация о величине угла проволимости тиристоров за каждый полупериол включения,Кроме этого. блоки 40 и 41 формирук)ттактовые импульсы с длительностью цол)жительцого пол периода линейного напряжения, полводимого к данной сварочной машине и тиристорному коцтактору от устройства 29 или 30 автоматического отключениясварочных машин. Действующее значениесварочного тока, вычисленное контроллером, сравнивается с заданным значением.введенным в контроллер из памяти микроЭВМ 2, по условию нагрева данной парыточек каждой сварочной машины, далеерассчитывается угол включения тиристоров контактора 24 и через блок 42 импульсов управления и блок 44 формирования импульсов включаются тирцсторы коцтактора 24.Регулирование лействующего значениясварочного тока позволяет компенсироватьколебание напряжения питающей сети, изменение активного и индуктивного сопротивлений сварочного конт ра.Кроме этого, лля всех возможных комбинаций точек шунтирования и сочетаниятолщин свариваемых леталей для кяжлойсварочной машины- 3 (фиг. 1) экспери 946853табло загорается надпись Сменить электродыигнорирование когорой приводит к автоматическому остановку линии.В течение периода нагрева на цифровых 25 индикаторах контроллеров высвечиваются номера сварочных машин и величина действуюшего значения сварочного тока, что позволяет обслуживающему персоналу осушест-,. влять визуальный контроль режима сварки. В процессе сварки микро-ЭВМ постоянно ментально определены оптимальные режимы нагрева, которые хранятся в памяти микро- ЭВМ 21 и по каналу 31 связи передаются в контроллеры 22 в зависимости от кода датчика 6 или 13, который однозначно опрелеляет положение транспортирующего устройства 4 или 5 относительно начала отсчета. Начало отсчета кодовых датчиков 6 и 13 может регулироваться в ограниченных пределах с помошью датчиков 7 и 18.Микро-ЭВМ 21 одновременно управляет работой первого и второго потоков, а также выполняет функции программатора временных интервалов цикла сварки всех сварочных машин линии.Через заданное количество сваренных изделий, определенное экспериментальным путем, микро-ЭВМ автоматически вводит новые программы нагрева, учитываюшие износ рабочей поверхности электродов. Такая поправка вволится несколько раз. Через определенное количество сваренных изделий, после ввода последней поправки, на пультах 27 и 28 управления на световых контролирует усилие сжатия электродов всех сварочных машин в виде сигналов Усилие в норме и Усилие ниже нормы. Эти сигналы формируются блоками 56 устройства 25 связи микро-ЭВМ с объектом управления. Вся информация о сбоях и отказах системы управления и устройств линии через микро-ЭВМ поступает в устройство 26 индикации, на котором в цифровом виде высвечивается номер отказавшего устройства и причина сбоя или отказа.При попадании .первичного напряжения во вторичный контур сварочных машин, что особенно опасно для обслуживаюшего персонала при разомкнутых электродах, сигнал от верхней 47 или нижней 48 части вторичного контура через блок 54 нормализации поступает в микро-ЭВМ, которая с одной стороны через блоки 55 усиления отключает устройства 29 (30), снимая питание с линии, а с другой стороны посылает инфоръ ацию на устройство 26 индикации. Такая же реакция системы управления возникает при перегреве тиристоров в тиристорных контакторах 24 и срабатывании олоков 45 термозашиты,5 10 5 2 о 40 45 50 Система управления поточной линией контактной сварки обеспечивает увеличение производительности линии за счет исключения из технологического цикла операций по ежесменной настройке режимов сварки на каждой из 16 сварочных машин с последуюшей сваркой и разрушением контрольных образцов, а также за счет более надежной работы системы управления и быстрого поиска места и причины сбоя с помощью устройства цифровой индикации.Кроме того, система улучшает качество и повторяемость сварных соединений за счет автоматического измерения, вычисления и регулирования действующего значения сварочного тока с высокой точностью 1 - 2%; цифрового отсчета выдержек времени цикла сварки; контроля усилия сжатия электродов; учета влияния точек шунтирования и влияния износа рабочей поверхности электродов.Система также обеспечивает возможность автоматической сварки изделий с переменным профилем по толшине свариваемых деталей.Форлула изобретенияСистема управления поточной линией контактной сварки, содержащая несколько автономных по управлению потоков, объединенных транспортирующими устройствами, сварочные машины, микро-ЭВМ со своими устройствами связи, контроллеры сварочного тока, элементы индикации места и причин сбоев, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности линии и повышения ее экономичности, в систему управления введен программно-управляемый коммутатор, включенный между соответствуюшими сварочными машинами и контроллерами сварочного тока, при этом контроллеры сварочного тока соединены с входами микро-ЭВМ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР481383, кл. В 23 К 111 О, 1969.2. Авторское свидетельство СССР549290, кл. В 23 К 11)1 О, 1977.3. Авторское свидетельство СССР737159, кл. В 23 К 11/24, 1978.4. Патон Б. Е., Подола Н. В. Применение ЭВМ в системах автоматического управления сварочными процессами. - Автоматическая сварка, 1978,5(302), с .в 6, 11 (прототип).