畢業(yè)設計--全自動熱熔焊接機控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著對各種塑料管的研制與大規(guī)模生產(chǎn)，加上其量輕、柔韌，富有彈性，耐沖擊，連續(xù)長度長，安裝工藝簡單,化學穩(wěn)定性高，無毒，管壁光滑，阻力小，吸水率低，不結(jié)垢，具有優(yōu)良的耐用腐蝕性能，耐各種濃度的堿、酸等到溶劑腐蝕,在很多方面比其他材料有優(yōu)勢，所以依賴管道進行輸送與傳接物質(zhì)的系統(tǒng)和工程越來越多，而與此應運而生的管道焊接問題也日益顯現(xiàn)于

2、人們面前，社會各方面也一直致力于這方面的研究和開發(fā)創(chuàng)造。管道焊接技術一直在不斷的改進與完善中，它經(jīng)歷了從手動焊接、簡單機器輔助焊接到現(xiàn)在的半自動或近似與全自動焊接的過程。</p><p>　　現(xiàn)行的焊接機大都為半自動型或者是相對程度上的全自動型，而這些焊接機在實際的施工中總存在一定的缺陷和不足，在使用方便性和適應工作情境范圍等方面已經(jīng)不適應于現(xiàn)今工程施工的各方要求，施工速度及施工效益也為之大大削弱，因此研制開發(fā)適

3、應現(xiàn)代施工需要的具有更高優(yōu)越性、實用性的真正意義上的全自動焊接機勢在必行。</p><p>　　鑒于以上情況本項目致力于研制創(chuàng)造出一種比現(xiàn)行各種焊接機（特別是現(xiàn)在較普遍使用的熱板自動提升型焊接機）使用更方便性能更優(yōu)越的焊接機——全自動熱熔焊接機。與目前較通用一些焊接機相比，此種機型將在焊前準備及吸熱、轉(zhuǎn)換、焊接冷卻三階段等焊接環(huán)節(jié)中更顯自動化，并使其最大限度地適應的當今施工對焊接自動化及其過程的方便快捷性的高需求

4、，同時研發(fā)出了參數(shù)跟蹤功能及報警警示功能等其它焊接機所沒有的優(yōu)越性能。相信此種焊接機將以其基礎功能及特有的先進功能為焊接行業(yè)所歡迎。</p><p>　　第一章 設計要求及其功能</p><p>　　1．1 熱熔焊接簡介</p><p>　　要進行熱熔焊機的設計，首先必先對熱熔焊接及其用途、優(yōu)點了解清楚，這樣才能更好地開展我們的工作。</p>&l

5、t;p>　　1．1．1 認識熱熔焊接．</p><p>　　熱熔焊接是放熱熔接的一種，它利用電熱板產(chǎn)生高熱來完成熔接的一種方法。熱熔焊接反應速度比較快，通過使塑料管處于熔融狀態(tài)下分子運動劇烈而完成焊接，使兩管接口處膠質(zhì)熔為一體。</p><p>　　1．1．2 熱熔焊接特性與優(yōu)點</p><p>　　焊接后塑料管的物理特性沒有改變，無裂痕，在受壓迫時仍較高

6、柔韌性而且施工簡易，具有很高實用性。</p><p>　　1．1．3 塑料管的熱熔焊接應用</p><p>　　隨著塑料管道的廣泛應用，例如在如下方面：</p><p>　?、?自來水工程給水管</p><p>　　② 電廠冷卻壞東西水管、防凍管、消防水管。③ 化學介質(zhì)輸送，工業(yè)廢水排放，鹽化工業(yè)輸鹵。④ 農(nóng)業(yè)節(jié)水嘖灌、滴灌、滲灌。農(nóng)業(yè)

7、水利排灌、養(yǎng)殖業(yè)輸水。⑤ 市政建設排污，建筑工程給排水。⑥ 高爾夫球場，高速公路給排水。⑦ 郵電通訊電纜護套。⑧ 石化工程建設煤炭礦井，有色礦山通風、給排水。</p><p>　　所以研制方便攜帶，經(jīng)濟實用的熱熔焊機具有十分實際的意義。</p><p><b>　　1．2 項目要求</b></p><p>　　該全自動型熱熔焊接機采用

8、PLC 作為整體控制，系統(tǒng)在焊接過程中實時監(jiān)測焊接過程中的實際參數(shù)，并根據(jù)偏差調(diào)整輸出參數(shù)，不同于其他熱熔自動焊接機，不監(jiān)測焊接過程中的實際參數(shù)，只是根據(jù)預設的參數(shù)對管材進行焊接，焊接完后打印出來的參數(shù)也只有一種參數(shù)。</p><p>　　1．3 全自動型熱熔焊接機控制功能</p><p>　　全自動熱熔焊接機使用更方便，性能更優(yōu)越，與目前較通用一些焊接機相比特別是是現(xiàn)在較普遍使用的熱板

9、自動提升型焊接機，此種機型將在焊前準備及吸熱、轉(zhuǎn)換、焊接冷卻三階段等焊接環(huán)節(jié)中更顯自動化，并使其最大限度地適應的當今施工對焊接自動化及其過程的方便快捷性的高需求。</p><p>　　熱板自動提升型焊接機和全自動型熱熔焊接機</p><p>　　控制功能對照表1.1</p><p><b>　?。ɡm(xù)表 1.1）</b></p>&

10、lt;p>　　第2章 控制系統(tǒng)硬件選擇及其方案定型</p><p>　　2．1 可編程序控制器（PLC）的選擇</p><p>　　1．1．1 PLC簡介</p><p>　　可編程序控制器是一中帶有指令存儲器和數(shù)字或模擬I/O接口，以位運算為主，能完成邏輯，順序，定時，計數(shù)和算術運算功能，用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動控制裝置。隨著科學技術的進步和可編程序

11、控制妻的不斷發(fā)展，其功能不斷增強，近年來PLC已經(jīng)和自動化技術融為一體?？删幊绦蚩刂破鞯膽脠龊鲜呛軓V泛的，它可應用于開關邏輯控制：定時和計數(shù)控制；閉環(huán)控制；機械加工數(shù)字控制；機器人控制；多網(wǎng)絡控制等。從上述PLC的功能特點可見PLC控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）編程簡單 （2）可靠性高 （3）通用性好 （4）功能強 （5）使用方便 （6）設計，施工和調(diào)試周期短。鑒于上述PLC強大的功能，本項目我們采用了LG-PLC控制系統(tǒng)的控制方案。&

12、lt;/p><p>　　2．1．2 LG-PLC系列選定</p><p>　　LG-PLC有K10S K30S K60S K80S等系列，而本項目中要求選用的PLC型號可以做到既適合輸出輸入端口數(shù)分配而且又有很好的性價比的。經(jīng)過比較，我決定選用K80S系列PLC.</p><p>　　MASTER-K系列產(chǎn)品的特點如下。</p><p>

13、　　(1) 由于采用國際規(guī)范化通信協(xié)議，具有開放型功能。</p><p>　　(2) 由于內(nèi)置運算協(xié)處理器，能夠高速完成各種運算處理。</p><p>　　(3)完備多種功能模塊，以擴大系統(tǒng)的應用范圍。 </p><p>　　(4)能夠在運行中修改用戶程序。</p><p>　　K80S系列產(chǎn)品為CPU、輸入輸出、通信功能集成于一體的小型PL

14、C，具有如下特點。</p><p>　　(1) 演算處理高速化內(nèi)置運算協(xié)處理器，處理速度高達0.5s/Step。</p><p>　　(2) 具有多種功能</p><p>　　由于基本單元中已具備各種功能，因而只用基本單元就可構(gòu)成各種系統(tǒng)。</p><p><b>　?、?用于高速處理</b></p>&l

15、t;p>　　脈沖捕獲 : 能夠穩(wěn)定捕獲，通用開關量處理方法所無法處理的0.2ms窄脈沖。</p><p>　　高速計數(shù)器 : 能夠接收單相16KHz、雙相8KHz的高速脈沖信號。</p><p>　　外部接點中斷 : 利用內(nèi)部8點中斷輸入，可適用需要快速響應的各種應用場合。.</p><p>　?、?利用可設置時間常數(shù)（0 ~ 15ms范圍內(nèi)）輸入濾波功能，可

16、防止由于輸入信號波動或外部干擾引起誤動作。</p><p>　　③ 可利用脈沖輸出功能，直接控制低速步進電機或伺服電機，而不用外接位置控制模塊。</p><p>　?、?利用RS-232C端口，可與通用計算機、監(jiān)視器等外圍設備聯(lián)接，也可以同New-MASTER-K系列產(chǎn)品點對點通信。(K7P-DR10S/DT10S : RS-485 端口)</p><p>　?、?

17、利用機內(nèi)PID控制功能，可直接構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)而不需另加控制模塊。</p><p>　　(3) 可直接利用機上RUN/STOP開關進行操作而不需另加操作開關。 </p><p>　　4) 除RS-232C機內(nèi)功能外，另用Cnet I/F模塊，可構(gòu)成多種系統(tǒng)。</p><p>　　(5) 由于采用閃速存儲器，只用KGLWIN簡單操作便可存儲用戶程序等內(nèi)容而不需另加存儲

18、模塊。</p><p>　　(6) 加強型自診斷功能 </p><p>　　細分化自診斷結(jié)果中的故障代碼，方便查找故障原因。</p><p>　　(7) 可設置密碼，防止局外人員讀寫用戶程序。 </p><p>　　K80系列結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1,結(jié)構(gòu)功能如表2.1。</p><p>　　基本單元擴展單元<

19、;/p><p>　　電源輸入 輸入信號 輸入信號</p><p>　　??RS-232C I/F ???? ????</p><p>　　輸出信號 交互信號 輸出信號</p><p>　　圖 2.1 K80系列結(jié)構(gòu)框圖</p&

20、gt;<p>　　表 2.1 K80結(jié)構(gòu)功能表</p><p>　　表2.2 K80系列系統(tǒng)配置</p><p><b>　?。ɡm(xù)表 2.2）</b></p><p>　　綜合考慮設計要求和成本，我們選用了K80S系列的K7M-DR20S 20點基本單元。</p><p>　　20點基本單元（K7M-

21、DR20S）如圖 2.2</p><p>　?、?⑤</p><p>　?、?② ③</p><p><b>　　圖 2.2 </b></p><p>　　20點基本單元輸入輸出接線圖如下表所示：</p><p>　　輸入接線圖：表2.3</p>

22、;<p><b>　　表2.3</b></p><p><b>　　輸入連線如圖2.3</b></p><p>　　圖2.3 輸入連線圖</p><p>　　輸出接線如圖2.4：</p><p>　　圖 2.4輸出接線圖</p><p>　　控制器擴展模塊我們

23、采用的是型號為K7M-DR20S的模擬模塊。 </p><p>　　A/D D/A混合模塊示意圖：如圖 2.5 </p><p>　　圖 2.5 K7M-DR20S的模擬模塊</p><p>　　K7M-DR20S模擬模塊端口分配說明如表 2.4 </p>

24、<p>　　表 2.4 K7M-DR20S模擬模塊端口分配</p><p>　　2．2 傳感器的簡介和應用選擇</p><p>　　2．2．1 認識傳感器</p><p>　　傳感器的定義:人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為傳感器，傳感器實質(zhì)上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。它是實現(xiàn)測試與自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。如果沒有

25、傳感器對原始參數(shù)進行精確可靠的測量，那么，無論是信號轉(zhuǎn)換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無法實現(xiàn)。傳感器技術是現(xiàn)代信息技術的主要內(nèi)容之一，信息技術包括計算機技術、通信技術和傳感器技術。計算機和通信技術發(fā)展極快，相當成熟，對此運用自如的工程技術人員也非常多，但精通而靈活使用傳感器技術的工作者卻很少，這是因為傳感器應用技術都需要使用模擬技術，而模擬技術有很多問題難以解決。為了適應現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，世界眾多國家都把傳感器技術列為現(xiàn)代

26、的關鍵技術之—。</p><p>　　傳感器的分類:傳感器的檢測對象非常多，主要有數(shù)量、長度、面積、立體、位置、含量、線性變位、旋轉(zhuǎn)變位、畸變、壓力、轉(zhuǎn)矩、流量、流速、加速度、振動、成分配比、水分、離子濃度、混濁度、粒狀體、比重／密度、傷痕、濕度、熱量、溫度、火災、煙、有害氣體和氣</p><p><b>　　味等29 種。</b></p><p&

27、gt;　　按檢測功能可分為檢測溫度、壓力、濕度、流量、流速、磁場、光通道等，其中最常用的是溫度傳感器，其次是壓力、流量傳感器。傳感技術的重要性，可以毫不夸張地說，從飛往茫茫太空的宇宙飛船到游弋于浩瀚海洋的各種艦艇船只，從各種復雜的工程系統(tǒng)到人們生活中的衣食住行，幾乎都離不開各種各樣的傳感器，傳感技術對科學的各個領域起著不可估量的巨大的作用。本項目主要研究的是壓力傳感器和溫度變送器在熱熔焊接機中的應用。</p><p&

28、gt;<b>　　傳感器的選用原則：</b></p><p>　　傳感器千差萬別，即便對于相同種類的測定量也可采用不同工作原理的傳感器，因此，要根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。</p><p>　　(1) 測量條件：如果誤選傳感器，就會降低系統(tǒng)的可靠性。為此，要從系統(tǒng)</p><p>　　總體考慮，明確使用的目的以及采用傳感器的必要性，絕對不要采用

29、不適宜的傳感器與不必要的傳感器。測量條件列舉如下，即測量目的，測量量的選定，測量的范圍，輸入信號的帶寬，要求的精度，測量所需要的時間，過輸入發(fā)生的頻繁程度。</p><p>　　(2) 傳感器的性能：選用傳感器時，要考慮傳感器的下述性能，即精度，穩(wěn)定性，響應速度，模擬信號或者數(shù)字信號，輸出量及其電平，被測對象特性的影響，校準周期，過輸人保護。</p><p>　　(3) 傳感器的使用條件：

30、傳感器的使用條件即為設置的場所，環(huán)境(濕度、溫度、振動等)，測量的時間，與顯示器之間的信號傳輸距離，與外設的連接方式，供電電源容量。</p><p>　　2．2．2 選擇所用傳感器</p><p>　　選擇壓力傳感器：本項目要求壓力輸出為4～20mA,價位適中。經(jīng)過比較選擇，我們選用了STP 壓力變送器。TP 壓力變送器采用美國FOXBORO 高精度隔離膜傳感器及美國BB 公司專用轉(zhuǎn)換電

31、路，具有精度高、長期穩(wěn)定性好、可靠性強等特點;不銹鋼外殼封裝,體積小巧,安裝方便,可 測量各種氣體和液體.</p><p><b>　　STP 壓力變送器</b></p><p><b>　　測量范圍：</b></p><p>　　表壓：0～100MPa</p><p>　　絕壓：0～100MPa&

32、lt;/p><p>　　負壓：-100kPa～700kPa</p><p>　　電氣參數(shù)：供電電源:24VDC</p><p>　　輸出信號:4～20mA</p><p>　　壓力過載:2 倍量程</p><p>　　工作溫度:-40～80℃</p><p>　　STP 壓力變送器附圖2.6<

33、/p><p>　　圖2.6 壓力傳感器</p><p>　　壓力傳感器使用注意事項：</p><p>　?。?）請勿將堅硬的物體插入變送器的壓力測量孔內(nèi)或接觸傳感器膜片，以免損壞傳感器芯片。</p><p>　　（2）根據(jù)測量的壓力性質(zhì)選擇表壓、負壓、絕壓、差壓測量方式。</p><p>　?。?）量程的選擇應使工作壓力值

34、在標準量程值的60%～90%為宜，系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的最大壓力不要超過產(chǎn)品允許的最大過載壓力。</p><p>　?。?）由于傳感器膜片材料具有不同的介質(zhì)兼容性，請用戶在選型定貨時注明被測介質(zhì)的名稱、雜質(zhì)含量、濃度、溫度等介質(zhì)條件。選擇溫度變送器的原因是本項目的溫度變送器主要用于焊接機中的加熱板的溫度變送，實現(xiàn)熱板溫度的監(jiān)測控制，確保焊接機的正常工作。根據(jù)項目要求我們選擇用了STWB–Pt100溫度傳感器。</

35、p><p>　　STWB–Pt100溫度傳感器特性：</p><p>　　線性化輸出4～20mA 標準電流信號</p><p>　　采用環(huán)氧樹脂澆注工藝，防震、防潮</p><p>　　熱電偶變送器冷端自動補償</p><p>　　電源極性反接保護電路</p><p><b>　　技術指標

36、：</b></p><p>　　輸入信號:Pt100 、 Pt1000 、Cu50 、K 、E 、S</p><p>　　供電電壓：17～35V</p><p>　　負載電阻：0～500 §Ù</p><p>　　輸出信號：DC 4～20mA.</p><p>　　電壓誤差：<0.

37、005%／V</p><p>　　精度：0.1%、0.2%</p><p><b>　　功耗：<0.5W</b></p><p>　　工作環(huán)境溫度：-20 ℃～80 ℃,濕度：<95%RH </p><p>　　STWB–Pt100溫度傳感器如圖2.7</p><p>　　圖2.7

38、 STWB–Pt100溫度傳感器</p><p>　　2．3 外圍設備的選擇</p><p>　　在本項目的設計中主要用到的外圍設備有顯示屏和打印機。針對本項目的要求現(xiàn)今市場行情我們選用了惠普Deskjet3538打印機。</p><p>　　產(chǎn)品類型：普通噴墨打印機 </p><p>　　最高分辨率(dpi)：2400×1200

39、 </p><p>　　墨盒類型：四色墨盒 </p><p>　　黑白打印速度(ppm)：12 </p><p>　　彩色打印速度(ppm)：8 </p><p><b>　　最大打印幅面：A4</b></p><p>　　它的主要參數(shù)和性能如下表2.5所示：</p><p&g

40、t;　　表2.5 Deskjet3538參數(shù)和性能</p><p><b>　　（續(xù)表 2.5）</b></p><p>　　顯示屏則是用eview廠家出品的MD204L顯示屏。它的像素為192Х84，這已經(jīng)完全可以滿足項目的要求。</p><p>　　至此，熱熔焊接機控制系統(tǒng)的硬件方案已經(jīng)基本確立了。熱熔焊接機控制系統(tǒng)所用硬件主要有：LG-K

41、7M-DR20S PLC,MD204L顯示屏，惠普deskjet3538 打印機，STP 壓力變送器，STWB–Pt100溫度傳感器。它的系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖如圖2.8：</p><p>　　圖2.8 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第3章 PLC端口分配圖和主電路圖</p><p><b>　　端口分配</b></p><

42、p>　?。?） 輸出端口分配</p><p>　　液壓缸進、退控制 2點</p><p>　　加熱板溫度控制 1點</p><p>　　銑刀啟、?？刂?1點</p><p>　　蜂鳴器 1點</p>

43、<p>　　共計: 5點</p><p>　?。?） 輸入端口分配</p><p>　　銑削 1點</p><p>　　前進 1點</p><p>　　熔接

44、 1點</p><p>　　停止 1點</p><p>　　后退 1點</p><p>　　打印 1 點</p><p>　　加熱板、銑刀位置檢測(接近開關) 1點</p>

45、<p>　　確認 1點</p><p>　　共計: 8點</p><p>　　補充說明: 1 液壓泵啟停用旋轉(zhuǎn)手動控制</p><p>　　2 管材焊接參數(shù)的選擇、輸入由顯示屏按鍵實現(xiàn)</p><p><b>　　電氣連接圖如附

46、圖1</b></p><p><b>　　第4章 程序設計</b></p><p>　　4．1 正常工作步驟設想</p><p>　　根據(jù)廠家的要求, 項目的設計和設想的機件構(gòu)圖,對正常工作的順序過程,步驟進行了初步的設想.說明如下:</p><p>　　第一步 焊前準備:待焊管材夾裝,要求管材待焊端面

47、伸出卡盤部分的長度由機器控制.拖動力計算,銑刀的啟動,所有機架開合操作由機器自動控制.銑刀的放置與移走,兩待焊端面錯位調(diào)整由人工控制.</p><p>　　第二步 參數(shù)輸入：操作員輸入管材直徑、管材壁厚、焊接標準、加熱板溫度、時間日期。</p><p>　　第三步 管材銑削：人工控制銑刀的啟停、液壓缸進退、光刀對管材兩端面進行銑削。</p><p>　　第四步

48、 加熱階段: 銑削后,進行二次拖力計算.熱板就位后,進入加熱階段.熱板溫度、壓力、卷邊時間、吸熱時間均由機器控制</p><p>　　第五步 吸熱階段:液壓缸處于中位,進入吸熱階段.由計時控制.</p><p>　　第六步 熔接階段:液壓缸退,同時操作員操作加熱板抬起,加熱板抬起后,液壓缸進.到位后進入熔接階段.并由計時器計時。</p><p>　　第七步 冷

49、卻階段:液壓缸到中位,即進入冷卻階段.延時后,顯示及聲音提示,液缸退回原位，焊接結(jié)束。</p><p><b>　　4．2 程序設想</b></p><p>　　根據(jù)所設想的工作過程和廠家的要求,在工作中要處理的問題和意外情況、要完善的步驟。設想程序包含部分如下:</p><p>　?。?）主程序；2、參數(shù)輸入、銑削、熔接子程序；3、參數(shù)計算

50、子程4、蜂鳴器提示程序；5顯示、打印子程序；</p><p><b>　　操作過程如下</b></p><p><b>　　1 參數(shù)輸入:</b></p><p>　?、俟懿闹睆紻n(mm)</p><p>　?、诠懿谋诤馿(mm)</p><p>　?、酆附訕藴师?Mpa)

51、:0.15</p><p><b>　?、芗訜岚鍦囟?℃)</b></p><p><b>　　⑤日期:年月日</b></p><p><b>　?、迺r間：時分秒</b></p><p><b>　　2 銑削 : </b></p><p

52、><b>　?、侔淬娤麈I啟動銑刀</b></p><p>　?、诎辞斑M鍵液壓缸進.通過調(diào)節(jié)壓力閥調(diào)節(jié)銑削壓力</p><p><b>　?、郯赐Ｖ规I,光刀.</b></p><p>　?、馨春笸随I,液壓缸退及銑刀延時停止.</p><p><b>　　3熔接: </b>

53、</p><p><b>　?、賹毫φ{(diào)至為零</b></p><p>　?、诎辞斑M鍵,將壓力逐漸調(diào)高至液壓缸進.</p><p>　?、郯创_認鍵確認壓力Po</p><p>　?、芤簤焊浊斑M至端點后,再將壓力調(diào)高至Pr</p><p>　　Pr=Po+Pt Pt＝δπe（Dn-e）/S&l

54、t;/p><p>　　其中S為機具執(zhí)行缸有效面積。 </p><p>　?、?按退回鍵液壓缸退回原位.放入加熱板.</p><p>　?、?按熔接鍵,液壓缸進.到位后進入加熱階段,延時(Th=0.5e)</p><p>　　⑦液壓閥處中位，進入吸熱階段，延時(Ts=8～10e)</p><p>　?、嘁簤焊淄?加熱板抬起

55、后,液壓缸進,到位后進入熔接階段,延時T=3</p><p>　?、嵋簤洪y處于中位,進入冷卻階段,延時Tc=10 顯示及聲音提示,按退回鍵,液壓缸退回原位. </p><p><b>　　流程圖說明：</b></p><p><b>　　1：初始化</b></p><p>　　2：輸入管材的直徑壁厚

56、焊接標準.加熱板溫度.日期.時間.</p><p><b>　　3: 自動參數(shù)識別</b></p><p>　　4: 按銑削鍵啟動銑刀</p><p>　　5: 按液壓缸前進鍵調(diào)節(jié)壓力閥和銑削壓力</p><p>　　6: 按后退鍵,液壓缸停止及銑刀延時停止.</p><p>　　7: 液壓缸是否

57、停止.</p><p><b>　　8: 否.報警提示</b></p><p>　　9：是.將液壓缸壓力調(diào)為零</p><p>　　10: 按前進鍵將壓力逐漸調(diào)高至液壓缸前進</p><p>　　11: 按下確認鍵確定壓力Po</p><p>　　12: 液壓缸前進至端點再將壓力調(diào)高至Pr.<

58、;/p><p>　　13: 壓力是否為Pr.</p><p><b>　　14: 否,提示.</b></p><p>　　15: 按退回鍵液壓缸退回原位,放入加熱板.</p><p>　　16: 按熔接鍵,液壓缸進.</p><p>　　17：加熱板是否到位</p><p>&

59、lt;b>　　18：否，提示</b></p><p>　　19: 到位后.進入加熱階段.延時(Th=0.5e)</p><p>　　20: Th延時時間是否符合設定.</p><p><b>　　21: 否.等待</b></p><p>　　22：是，加熱階段結(jié)束。.</p><p&

60、gt;　　23: 液壓閥處于中位,進入吸熱階段.延時Ts=8～10e</p><p>　　24: Ts延時時長是否符合設定.</p><p><b>　　25: 否.等待.</b></p><p>　　26：是，吸熱階段結(jié)束。</p><p>　　27: 液壓缸退.加熱板抬起后,液壓缸進,到位后進入熔接階段,延時(Tf=

61、3e).</p><p>　　28：加熱板是否抬起。</p><p><b>　　29：否，等待。</b></p><p>　　30：是，液壓缸進,到位后進入熔接階段,延時(Tf=3e).</p><p>　　31: Tf延時時長是否符合設定.</p><p><b>　　32: 否，等

62、待。</b></p><p>　　33：是，熔接階段結(jié)束。</p><p>　　34: 液壓缸處于中位.進入冷卻階段. 延時(Tc=10e)</p><p>　　35: Tc延時時長是否符合設定.</p><p><b>　　36: 否.等待.</b></p><p>　　37: 是.

63、 冷卻階段結(jié)束。</p><p>　　38：顯示及聲音提示，按退回鍵退回原位。</p><p>　　4．3 自動工作下的程序詮釋</p><p>　?。?） 按下啟動鍵：程序自動進行初始化。只要操作人員輸入管材的直徑，壁厚系列，材料類型之后，機器就可以自動調(diào)整各階段的壓力和時間參數(shù)，進行焊接。</p><p>　?。?） 壓力Pr是根據(jù)開始

64、輸入的參數(shù)進行自動計算的。它與管材直徑，管材壁厚，焊接標準有關。壓力調(diào)高均由人工控制。</p><p>　?。?） 可以設定工作溫度(如：－10℃～＋40℃)，該溫度范圍可以根據(jù)用戶要求進行調(diào)整，如用戶規(guī)定冬季施工的最低溫度為－5℃，我們可以將焊接機的工作溫度設置為：－5℃～＋40，當環(huán)境溫度低于－5℃，焊接機就會停止工作，并打印出錯誤信息。</p><p>　?。?） 加熱板由輸入電源控

65、制，當操作人員開始放置加熱板時就開始加熱，在進行焊接前準備工作這一段時間里熱板就會達到設定溫度，完成吸熱過程后熱板彈出，并斷電開始冷卻直到下一次放置管材時熱板又開始加熱。這樣能延長熱板的使用壽命，同時可以節(jié)約電力資源。</p><p>　　（5） 加熱板的到位與否由在加熱板下的加熱板位置檢測開關完成。當加熱板放入后，檢測開關自動合上。加熱板彈出時，檢測開關自動關閉。</p><p>　?。?/p>

66、6） 加熱階段的計時控制由加熱板位置檢測開關觸動，即加熱板放下，到位后立即開始計計時。</p><p>　　（7） 焊接過程中，如果加熱板沒有到位或沒有放下都會產(chǎn)生提示音并且返回上一條程序之前執(zhí)行。</p><p>　　（8）加熱板的溫度由加熱板溫度控制系統(tǒng)控制。它采用閉環(huán)回路系統(tǒng)。溫度傳感器檢測加熱板的溫度通過A/D轉(zhuǎn)換反饋送入PLC。使加熱</p><p>&l

67、t;b>　　溫度穩(wěn)定。</b></p><p>　　（9） 液壓缸的壓力由壓力傳感器檢測，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊送入PLC。當液壓缸到位與否。通過送入PLC的壓力數(shù)值與Pr比較進行判斷。如果壓力數(shù)值大于0.8Pr，液壓缸到中位。此時才進入洗熱階段，計時器才開始計時。</p><p>　?。?0） 熔接階段時，液壓缸后退之后，考慮到管道處于熱熔狀態(tài)的時間比較短暫。操作員需立刻操

68、作加熱板抬起，緊接著液壓缸前進，使兩條管道仍處于熱熔階段時熔接上。</p><p>　?。?1） 每個階段的結(jié)束，程序都會給出一個提示音代表上階段結(jié)束，即下一階段的開始。</p><p>　?。?2） 整個焊接機系統(tǒng)采用參數(shù)閉環(huán)回路設計，系統(tǒng)在焊接過程中實時監(jiān)測，接過程中的實際參數(shù)，</p><p>　?。?3） 報警程序說明：</p><p&g

69、t;　?、?電壓過高或過低報警：設備工作過程中遇到輸入電壓的過高或過低均會發(fā)出蜂鳴聲提示操作員。</p><p>　?、?環(huán)境溫度的報警：PLC在整個工作過程中，一直通過環(huán)境溫度傳感器對外部工作環(huán)境進行檢測。如發(fā)現(xiàn)溫度超出用溫度的設定范圍，會發(fā)出警報。</p><p>　?、?違規(guī)操作報警：操作過程中。冷卻時間未到即進行拆卸卡盤操作，焊接過程未完成即進行復位操作都會觸動蜂鳴器。</p

70、><p><b>　　程序梯形圖見附圖2</b></p><p>　　第5章 技術難點及其解決辦法</p><p><b>　　難點一及其解決思路</b></p><p>　　全自動型熱熔焊機工作流程：首先要對其工作過程有熟悉的了解，才能進入實際的設計工作。這其實就是要將具體的工作流程和焊機的具體要具

71、備的功能一一記錄下來，然后有根據(jù)地選擇硬件，既要突出全自動焊機技術優(yōu)勢所在，亦都要保證經(jīng)濟上的合理性。根據(jù)具體分析，我們選擇了LG 的型號為K7M-DR20S 的PLC產(chǎn)品 ，STP 壓力變送器，STWB–Pt100溫度傳感器。deskjet3538型打印機等，做到保證功能上的齊全，又經(jīng)濟實惠。</p><p><b>　　難點二及其解決思路</b></p><p>

72、　　壓力傳感器的使用：壓力傳感器在測量緩慢變化的信號時，不需要考慮幅頻特性和相頻特性中的動態(tài)誤差。其輸入輸出特性相對理論直線的誤差叫測量精度。由于選作參照的工作直線的不同，誤差估算也不同。因而一般給出非線性、遲滯、重復性的三項計指標誤差，使用者可用之估測總精度水平。一般常用估評法為三項指標的平方和的平方根，而變送器則由于已將信號標準化，因此最大誤差為示值相對瑞基直線的最大誤差。</p><p>　　壓力傳感器用于

73、動態(tài)壓力測量時，可用正弦波壓力發(fā)生器或落錘裝置進行動態(tài)壓力實校。在沒有條件時，可以用經(jīng)驗方法選擇傳感器。當動態(tài)測量精度要求較高時，取傳感器的固有頻率為被測頻率的5～10 倍，要求精度不高時，二者蓋3～5借。</p><p><b>　　難點三及其解決思路</b></p><p>　　溫度傳感器的使用：溫度的測量控制一般采用各式各樣的溫度傳感器，常用的溫度傳感器及其測溫

74、范圍(℃)為：熱電偶(-184～2300，熱電阻(-200～850)，熱敏電阻(-55～300)，半導體(-55～150)。根據(jù)溫度傳感器輸出方式及接口方式的不同，大體可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器輸出的模擬信號，必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由微處理器進行處理。</p><p>　　傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電

75、壓或電流信號，利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。如果想將這種模擬信號轉(zhuǎn)換成微處理器可以處理的信號，需利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)碼，然后由微處理器讀取即可。 </p><p>　　難點四及其解決思路:</p><p>　　判斷吸熱階段的開始并開始計時: 熱板經(jīng)過加熱階段才能對管道進行加熱.液壓缸進并處于中位時,使兩管道與熱板相接觸.此時才進入吸熱階段,并開始計時.</p>

76、<p>　　液壓缸在前進過程中壓力比較小.只有當它處于中位時,即當管道與熱板相接觸時.閥門的壓力突然上升. 我們通過安裝在液壓缸內(nèi)的壓力傳感器讀取此壓力數(shù)值.并與Pr相比較.當壓力數(shù)值約等于Pr時,我們可以認為管道已經(jīng)和熱板接觸.此時進入吸熱階段,并開始計時.程序上,我們利用以下實現(xiàn):</p><p><b>　　P000</b></p><p>　　&

77、gt; D4980 D0063 TON T000 00300</p><p>　　難點五及其解決思路:</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)應用的抗干擾問題：</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。自

78、動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。主要抗干擾措施</p><p>　?、?#160;采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引

79、入的干擾</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的?，F(xiàn)在，對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但

80、普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。</p><p>　　此外，位保證電網(wǎng)饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

81、0;</p><p><b>　?、陔娎|選擇的敖設</b></p><p>　　為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿意的效果。</p><p>　　不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設，嚴禁用同一電纜的

82、不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁干擾。 </p><p>　?、塾布V波及軟件抗如果措施信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。</p><p>　　由于電磁干擾的復雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設計和組態(tài)時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進

83、一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。 </p><p>　?、苷_選擇接地點，完善接地系統(tǒng)</p><p>　　接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC

84、控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。</p><p>　　系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果

85、裝置間距較大，應采用串聯(lián)一點接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22mm2的銅導線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極最好埋在距建筑物10 ~ 15m遠處，而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。</p><p>　　信號源接地時，屏蔽層應在信號側(cè)接地；不接地時，

86、應在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接點。 </p><p><b>　　第6章 項目小結(jié)</b></p><p>　　完成本項目的設計工作后，在此對這次畢業(yè)設計做一下總結(jié)。本畢業(yè)設計對該項目進行了

87、初步論述。緒論分析了塑料管道已經(jīng)被廣泛使用及已有管道焊接機的功能用途。第一章了解熱熔焊接的特性優(yōu)點，和管道的各種應用場合，另外還初步了解了自動熱熔焊接機的功能。第二章對方案進行確定。列出方案采用的PLC、轉(zhuǎn)換模塊、各種傳感器、打印機、顯示器的詳細參數(shù)、型號。對方案采用的PLC進行了功能介紹和端口分配，溫度傳感器壓力傳感器和PLC的電氣連接。第三章是對整個項目的電氣連接圖和輸入輸出的斷口方配方案。第四章是對項目的程序設計，畫出流程圖，并對

88、程序進行了詳細的解說。第五章指出了本項目中實際遇到的問題難題及其解決的辦法思路。</p><p>　　本項目在實際應用中是有巨大的經(jīng)濟價值的，對管道焊接機的功能進一步加強和各個環(huán)節(jié)的自動化，能適應當今施工對熱熔焊接機的高要求，并能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益，有著廣闊的應用場景。</p><p><b>　　附錄1：參考資料</b></p><p>　　

89、1、LG產(chǎn)品介紹。 LG公司</p><p>　　2、趙繼文，何玉彬主編。傳感器與應用電路設計?？茖W出版社，2001年 </p><p>　　3、孫肖明，劉剛主編。傳感器及其應用。電子出版社，2001年</p><p>　　4、林德杰主編。電氣測試基礎。機械工業(yè)出版社，2001年</p><p>　　5、鄧則名，鄺橞芳，程良倫。電器與可編程控

90、制器應用技術。</p><p>　　機械出版社，2002年</p><p>　　6、孫炳達，梁志坤。自動控制原理。機械工業(yè)出版社，2002年</p><p>　　7、徐德主編?？删幊炭刂破鲬眉夹g。北京工業(yè)出版社，2001年</p><p>　　8、陳克定。電氣控制與可編程控制器。華南理工大學出版社，2001年</p><

91、p>　　9、丁振生。傳感器及其技術應用。電子工業(yè)出版社，1999年</p><p>　　10、邵裕森。過程控制及儀表。上海交大出版社，1999年</p><p>　　11、孫揚聲。自動控制理論。水利電力出版社，1991年</p><p>　　12、方承遠。工廠電氣控制技術。機械工業(yè)出版社，1999年</p><p>　　13、曹柱中，徐

92、薇莉。自動控制理論及設計。上海交大出版社，1997年</p><p><b>　　附錄2：致謝</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設計從三月份開始動手設計到六月份論文順利完成，期間都經(jīng)歷了諸多困惑和迷茫。開始拿到題目時，由于之前把理論知識用到實際設計的經(jīng)驗比較少，所以一開始就有一種

93、無從下手的感覺。但是在李軍老師的知道下，漸漸地明白了這個項目的具體內(nèi)容和方向，然后通過從圖書館和網(wǎng)上不斷地收集有關資料，加上自己的思考，終于完成這個項目的設計。</p><p>　　本項目設計的完成，除了本人花了不少心思外，還離不開 老師的悉心制導和 幾位同學的幫助。因為從知識面來說，各個人都有自己的長處，而我們在做本項目的過程中，很好的團結(jié)合作，起到互補的作用。而在我們都不懂的時候，李老師的細心指導使我們茅塞頓