等离子喷焊工艺过程控制系统中的lOGO
日期：2008-6-23 21:53:21 来源：本站整理
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LOGO！是SIEMENS公司的通用逻辑控制模块。它内部集成有延时继电器、脉冲继电器、时钟、RS继电器、脉冲发生器、加\减计数器以及与、或、非等功能模块，使用方便、可靠性高、抗干扰能力强，具有不同的输入和输出类型和可选的ASI接口，应用比较灵活。利用相应的编程软件还可以在计算机上编程、调试和仿真，并能快速下载程序，适于规模生产。
LOGO！在小型的机械和装置的控制中有着广泛的应用。LOGO！提供的应用范围从小型的自动化作业到集成有ASI总线接口总线系统的扩展应用，都有其用武之地，因此LOGO！虽小却功能齐全。在等离子喷焊过程控制中的应用充分利用了LOGO！的各功能模块，满足了设计要求，实现了控制目的。
等离子喷焊是采用等离子弧作为高温热源，在金属基体表面喷焊合金粉末的新工艺，是一种先进的表面强化技术。它不仅在工程修复方面，而且在新产品的表面强化方面得到了广泛的应用。
在等离子喷焊设备中，要控制的对象较多，包括转移弧整流电源，非转移弧整流电源，高频振荡器，喷焊机床，送粉器，摆动机构，喷焊枪，水路和气路等。目前，国内现有数百台喷焊设备仍采用继电器或二极管矩阵顺序控制。这些设备的接插件多，控制电路结构复杂，存在故障率高，可靠性差和维修不方便等问题。并且，等离子喷焊工艺过程复杂，任何一个参数稍有变化都会影响喷焊层质量。针对上述问题而研制的控制系统，适用于轴类工件的柱面或端面自动喷焊。
一、喷焊过程控制要求
根据等离子喷焊工艺的要求，从送气开始到焊完，每步动作必须按照一定的先后顺序和时间间隔衔接起来，其动作时序如图1所示。
图1 等离子喷焊过程动作时序关系
喷焊开始t1时，按“启动”按扭，立即送氩气至焊枪和送粉器中。送气3s后，t2时高频引弧，非转移弧引燃后高频自动切除，同时焊枪摆动。t3时送粉器开始供粉。考虑到粉末由送粉器到焊枪有一段距离，故延时至t4时启动转移弧，转移弧引燃后，非转移弧可以保留也可以切除，此处选择保留方式。t5时工件开始转动或焊枪行走。工件延时1～2s转动，预热工件，保证起始部位的质量，喷焊原环面（如阀门密封面）时，工件转动而焊枪不行走，仅靠焊枪摆动幅度来获得一定的喷焊层宽度，喷焊圆柱面时，工件转动，焊枪沿轴线方向左右摆动，同时沿轴线方向行走，行走范围由左右行程开关限制。
到设定位置后，喷焊进入停止过程。首先，t6时送粉器停止供粉。然后，t7时转移弧和非转移弧开始衰减，t8时电弧熄灭，焊枪停止摆动和行走，工件停止转动，滞后3～5s，停止送气，以保护钨极和收弧熔池，t9时整个喷焊过程结束。
二、控制系统的程序设计
1、地址的分配
选用的LOGO！型号24RCLB11，按照控制系统要求，需要10个输入点和8个输出点，而此型号LOGO！最多可提供12个输入和8个输出，因此可满足需要。其I/O分配如图2所示。
图2 I/O端子分配
输入接口以开关量（常开）输入控制信号。输出接口控制电磁阀和继电器。“1层/2层”和“圆柱/圆环”接口接钮子开关，当钮子开关闭合时，分别选择工作方式的后者。Q1～Q8实现的是送气到工件转动和焊枪行走的输出控制开关，根据设计要求，利用LOGO！内部模块对其进行控制。
2、设计思路和模块的使用
LOGO！的编程规则，是从输出到输入来设计控制线路的。按照此规则，对喷焊过程中的各个输出量以及输入量之间的关系进行分析，将各种工作模式中的动作归纳成对各灯具的控制，继而找出各输出量和输入量及中间状态的对应关系，利用LOGO！实现控制。
在系统中，通过对接通延时模块的运用，实现对各个输出的时间以及时间间隔的控制；利用RS触发器实现状态锁存；利用保持延时触发器实现对输出接通时间的控制；利用对称时钟、脉冲触发器和计数器记数实现对转移弧和非转移弧衰减时间的标记。由于系统中要控制的量较多，故在编程的过程中采用了分块编写的方法，编写完毕后再将各块连接起来，实现总的控制要求。
当启动后，氩气立即送到焊枪和送粉器中，高频引弧后断开，但RS将状态保存，使程序继续下去。I6和I7相与；I8和I9相与，它们相或后再和I10相与，实现Q8范围的控制，B20、B21和B24三者共用实现闪动次数的控制，以闪动动作作为Q4和Q5开始衰减时刻的标志。B25的输出端与RS的R端相接，通过B28与I2相与实现对Q2的控制，当喷焊完成时使RS复位，Q2停止摆动。时间到达后，通过B27、B26与I1相与，使Q1断开，整个喷焊过程完成。
3、利用计算机实现编程和仿真
在使用LOGO！时，较小的程序可以直接利用LOGO！上的小键盘和显示器完成，在编制较为复杂的程序时，可以利用相应的编程软件来编制程序，然后利用电缆下载到LOGO！中，还可直接在计算机上进行仿真。
由于系统的程序较长，直接在计算机上编写程序，并验证程序是否正确。程序如图3所示。
图3 系统设计程序
三、结束语
由于LOGO！使用方便、功能丰富、性能可靠、价格低廉，还可以缩短系统开发周期，降低产品成本。但由于要实现的功能较多，实现一项功能往往要几个模块的综合使用。与PLC相比，其在小点数开关量控制中性能相同，但造价比PLC低很多。所以有较高的推广价值
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LOGO！在小型的机械和装置的控制中有着广泛的应用。LOGO！提供的应用范围从小型的自动化作业到集成有ASI总线接口总线系统的扩展应用，都有其用武之地，因此LOGO！虽小却功能齐全。在等离子喷焊过程控制中的应用充分利用了LOGO！的各功能模块，满足了设计要求，实现了控制目的。
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等离子喷焊是采用等离子弧作为高温热源，在金属基体表面喷焊合金粉末的新工艺，是一种先进的表面强化技术。它不仅在工程修复方面，而且在新产品的表面强化方面得到了广泛的应用。
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在等离子喷焊设备中，要控制的对象较多，包括转移弧整流电源，非转移弧整流电源，高频振荡器，喷焊机床，送粉器，摆动机构，喷焊枪，水路和气路等。目前，国内现有数百台喷焊设备仍采用继电器或二极管矩阵顺序控制。这些设备的接插件多，控制电路结构复杂，存在故障率高，可靠性差和维修不方便等问题。并且，等离子喷焊工艺过程复杂，任何一个参数稍有变化都会影响喷焊层质量。针对上述问题而研制的控制系统，适用于轴类工件的柱面或端面自动喷焊。
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一、喷焊过程控制要求
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根据等离子喷焊工艺的要求，从送气开始到焊完，每步动作必须按照一定的先后顺序和时间间隔衔接起来，其动作时序如图1所示。
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图1 等离子喷焊过程动作时序关系
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喷焊开始t1时，按“启动”按扭，立即送氩气至焊枪和送粉器中。送气3s后，t2时高频引弧，非转移弧引燃后高频自动切除，同时焊枪摆动。t3时送粉器开始供粉。考虑到粉末由送粉器到焊枪有一段距离，故延时至t4时启动转移弧，转移弧引燃后，非转移弧可以保留也可以切除，此处选择保留方式。t5时工件开始转动或焊枪行走。工件延时1～2s转动，预热工件，保证起始部位的质量，喷焊原环面（如阀门密封面）时，工件转动而焊枪不行走，仅靠焊枪摆动幅度来获得一定的喷焊层宽度，喷焊圆柱面时，工件转动，焊枪沿轴线方向左右摆动，同时沿轴线方向行走，行走范围由左右行程开关限制。
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到设定位置后，喷焊进入停止过程。首先，t6时送粉器停止供粉。然后，t7时转移弧和非转移弧开始衰减，t8时电弧熄灭，焊枪停止摆动和行走，工件停止转动，滞后3～5s，停止送气，以保护钨极和收弧熔池，t9时整个喷焊过程结束。
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二、控制系统的程序设计
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1、地址的分配
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选用的LOGO！型号24RCLB11，按照控制系统要求，需要10个输入点和8个输出点，而此型号LOGO！最多可提供12个输入和8个输出，因此可满足需要。其I/O分配如图2所示。
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图2 I/O端子分配
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输入接口以开关量（常开）输入控制信号。输出接口控制电磁阀和继电器。“1层/2层”和“圆柱/圆环”接口接钮子开关，当钮子开关闭合时，分别选择工作方式的后者。Q1～Q8实现的是送气到工件转动和焊枪行走的输出控制开关，根据设计要求，利用LOGO！内部模块对其进行控制。
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2、设计思路和模块的使用
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LOGO！的编程规则，是从输出到输入来设计控制线路的。按照此规则，对喷焊过程中的各个输出量以及输入量之间的关系进行分析，将各种工作模式中的动作归纳成对各灯具的控制，继而找出各输出量和输入量及中间状态的对应关系，利用LOGO！实现控制。
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3、利用计算机实现编程和仿真
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图3 系统设计程序
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三、结束语
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由于LOGO！使用方便、功能丰富、性能可靠、价格低廉，还可以缩短系统开发周期，降低产品成本。但由于要实现的功能较多，实现一项功能往往要几个模块的综合使用。与PLC相比，其在小点数开关量控制中性能相同，但造价比PLC低很多。所以有较高的推广价值
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