搭接電阻焊機(jī)控制系統(tǒng)智能化改造措施

孫林林 戴宏偉

摘 要：對(duì)柳鋼冷軋廠搭接電阻焊機(jī)目前存在的問題進(jìn)行了闡述，對(duì)焊接控制原理及目前控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，提出整改措施，實(shí)現(xiàn)焊機(jī)更加智能化控制。

關(guān)鍵詞：搭接焊機(jī)；控制系統(tǒng)；改進(jìn)；智能控制

1 前言

柳鋼冷軋廠重卷機(jī)組為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，選用武漢凱奇搭接電阻焊機(jī)作為焊接設(shè)備，它的主要作用是將前卷帶鋼的帶尾與后卷帶鋼的帶頭以一定的搭接量搭接在一起，通過焊接輪加以適當(dāng)?shù)碾娏鲗⑵浜附釉谝黄稹Ｔ撛O(shè)備已使用10年之久，設(shè)備大故障頻發(fā)，隨著冷軋廠產(chǎn)能的不斷提高，對(duì)焊接的質(zhì)量和設(shè)備穩(wěn)定可靠的要求也越來高，急需進(jìn)行智能化升級(jí)改造， 以便能更好地實(shí)現(xiàn)焊機(jī)的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行， 給企業(yè)創(chuàng)造良好的效益。

2搭接焊機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀、焊接原理

2.1焊機(jī)控制系統(tǒng)主要由S7-200 西門子PLC程序控制系統(tǒng)、Medweld T2200焊接控制系統(tǒng)、西門子M440變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。其中程序控制系統(tǒng)是整個(gè)電氣系統(tǒng)的核心部份，焊接工作方式和工作流程均由程序控制器進(jìn)行控制，其系統(tǒng)組成框圖如圖所示。

2.2 搭接電阻焊機(jī)通過將前后兩鋼卷的頭尾以一定的搭接量搭接在一起，再通過焊接輪加以適當(dāng)?shù)碾娏鳎诓牧献陨淼碾娮?、材料間及材料與電極間接觸部分的集中電阻上產(chǎn)生熱量，最終熔化而焊接起來。根據(jù)焦耳定律，焊接接頭產(chǎn)生的熱量用公式（1）表示。

Q=0.24I2Rt （1）

式中：在R（電阻）一定的條件下，Q（熱量）與I2（電流的平方）成正比。在電流I一定的條件下，與發(fā)熱體的電阻R 成正比。在焊接過程中，I、R、t 均為可調(diào)參數(shù)，I 的大小可直接在焊接控制器中設(shè)置（改變晶閘管的導(dǎo)通角即可實(shí)現(xiàn)），并有電流補(bǔ)償功能；改變電極壓力即可改變R的阻值（壓力加大則R 減小；壓力減小則R 增大）， 通過改變焊接速度來控制通電時(shí)間t（寬度一定的帶鋼，焊接越快，通電時(shí)間越短）。

3 全自動(dòng)化控制改進(jìn)措施

3.1 替換目前S7 200plc控制器。

目前使用的S7 200plc控制器擴(kuò)展性差，最多安裝8個(gè)模塊，使其無法在監(jiān)控更多的數(shù)據(jù)。同時(shí)，與生產(chǎn)線主PLC設(shè)備組網(wǎng)進(jìn)行信息交換困難，效率低下。內(nèi)部線路不用變動(dòng)，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)接信號(hào)即可，只需將原來的控制程序進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將各個(gè)接口重新按照新的定義進(jìn)行控制。

3.2 增加焊輪壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)、搭接量自動(dòng)調(diào)節(jié)、速度自動(dòng)選擇調(diào)節(jié)控制功能。

根據(jù)搭接焊機(jī)的控制原理可知，焊接時(shí)的壓力，帶鋼的搭接量，焊接的速度可直接影響焊縫的焊接的質(zhì)量。搭接焊機(jī)控制系統(tǒng)可接收線上鋼卷數(shù)據(jù)，根據(jù)鋼卷的鋼種、厚度和寬度進(jìn)行自動(dòng)選擇焊接參數(shù)。在焊縫檢測系統(tǒng)的評(píng)估下，給出焊縫質(zhì)量的好壞，避免操作人員人工調(diào)節(jié)工藝參數(shù)造成質(zhì)量波動(dòng)，也使操作人員每次使用錘擊帶鋼的方法檢測焊縫質(zhì)量的好壞。

3.3取消液壓泵站控制，降低耗能，降低設(shè)備故障。

搭接焊機(jī)液壓站目前屬于獨(dú)立液壓系統(tǒng)，由于液壓油箱體積小，若焊機(jī)多次重焊厚帶鋼，極易造成油溫過高，損壞液壓泵體或液壓電機(jī)，更換電機(jī)最快也要2小時(shí)左右，對(duì)生產(chǎn)影響嚴(yán)重。因此，取消獨(dú)自液壓系統(tǒng)，使用機(jī)組生產(chǎn)線液壓系統(tǒng)，既降低了設(shè)備故障率，又降低了電耗，為機(jī)組贏得了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間。

3.4 使用可靠的威綸觸摸屏替換TD220

目前使用的TD220屬于文本編輯器，雖然價(jià)格稍便宜，但文本編輯器按鍵，長期使用后，容易出現(xiàn)脫層、按鍵不靈敏的故障現(xiàn)象，著實(shí)困擾操作人員，影響操作效率，操作人員意見很大?，F(xiàn)已開發(fā)出新的觸摸屏控制界面，并在我廠某重卷線上試驗(yàn)使用，操作人員使用反應(yīng)非常好，畫面清晰友好、操作設(shè)置準(zhǔn)備靈敏，未出現(xiàn)任何故障。

3.5 帶鋼帶頭帶尾定位控制系統(tǒng)

目前焊機(jī)帶頭帶尾定位都是靠生產(chǎn)線來控制的，控制精度較差，大部分需要人工輔助定位，效率慢，還存在安全隱患。帶頭帶尾控制系統(tǒng)主要在焊機(jī)入口和出口增加夾送輥，通過夾送輥上安裝的DP絕對(duì)值編碼器進(jìn)行精確定位，將定位誤差控制在毫米級(jí)別。

3.6 焊機(jī)介質(zhì)流量壓力溫度監(jiān)控系統(tǒng)

焊機(jī)主要使用冷卻水、壓縮空氣和液壓等介質(zhì)，介質(zhì)的好壞直接會(huì)決定焊機(jī)能否正常可靠工作。若冷卻水的溫度高，會(huì)造成焊接變壓器和內(nèi)部晶閘管散熱不良，甚至直接損壞，修復(fù)的難度超出維修人員的想象，會(huì)造成長時(shí)間停機(jī)。冷卻水的電導(dǎo)率超高，同樣存在故障隱患，會(huì)使可控硅兩側(cè)存在導(dǎo)通的危險(xiǎn)，造成變壓器空載電流急劇增大，導(dǎo)致斷路器快速跳閘，變壓器的聲音會(huì)明顯變大，并且還伴有震動(dòng)現(xiàn)象；壓縮空氣或液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定也會(huì)造成控制異常。因此，加強(qiáng)對(duì)焊機(jī)介質(zhì)的監(jiān)控和報(bào)警，并聯(lián)鎖保護(hù)，對(duì)保證焊機(jī)的正常運(yùn)行，非常重要。

3.7 焊接變壓器接地檢測以及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)

造成焊機(jī)接地報(bào)警的主要原因有焊機(jī)冷卻水管漏水、油管漏油，油水夾雜鐵屑流到焊輪與框架接頭處，造成焊輪與框架短路；操作人員修磨焊輪時(shí)使銅屑掉在焊輪與框架連接處造成短路；焊機(jī)剪切過程中產(chǎn)生的帶鋼邊絲或廢料搭接在導(dǎo)流母排與焊機(jī)底座處造成短路等。若焊機(jī)接地檢測失敗，焊接時(shí)會(huì)導(dǎo)致一部分電流從其他路徑漏掉，影響焊縫焊接質(zhì)量，甚至造成設(shè)備損壞。基于其重要性，需要對(duì)其整個(gè)焊接系統(tǒng)進(jìn)行接地檢測監(jiān)控，在焊機(jī)進(jìn)行焊接前判斷絕緣是否良好。

3.8 焊機(jī)故障自我檢測判斷系統(tǒng)

焊機(jī)根據(jù)每次焊接帶鋼時(shí)采集各種參數(shù)，并記錄保存，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，對(duì)焊機(jī)目前的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于焊機(jī)的日常維護(hù)，進(jìn)行周期提醒和進(jìn)行，達(dá)到焊機(jī)系統(tǒng)自我診斷的目的。

4 預(yù)計(jì)改造后效果

4.1 更加符合現(xiàn)在制造業(yè)信息化和智能化要求，更加容易與其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備控制。

4.2 提高焊機(jī)焊縫的質(zhì)量和穩(wěn)定性和提高機(jī)組生產(chǎn)效率，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.3 焊機(jī)設(shè)備安全聯(lián)鎖保護(hù)和故障報(bào)警監(jiān)控更加完善，為電氣維護(hù)人員維護(hù)也提供了數(shù)據(jù)支持。

4.4 可減少1人單獨(dú)操作焊機(jī)，方便進(jìn)行人力資源的優(yōu)化配置。

5 結(jié)語

通過長期搭接焊機(jī)的使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)積累，我們總結(jié)了焊機(jī)改進(jìn)的方向和措施，為今后的工作提出了更高的目標(biāo)，也為保養(yǎng)維護(hù)拓寬了思路。焊機(jī)自動(dòng)化和智能化程度不斷提高，使焊接更加穩(wěn)定、高效，故障時(shí)間明顯降低，對(duì)降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度改善工作環(huán)境、優(yōu)化人力資源有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李九嶺.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅（第2版）.北京：冶金工業(yè)出版社，1995

[2] 李良，侯健. 焊機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[C]. 北京：中國科技財(cái)富，2009.9

作者簡介：

孫林林（1985-），男，河北衡水，本科，工程師，主要負(fù)責(zé)酸洗區(qū)域、焊機(jī)的電氣設(shè)備管理。

戴宏偉（1986-），男，湖南常德人，本科，助理工程師，主要負(fù)責(zé)連軋機(jī)區(qū)域的電氣設(shè)備管理。