1、引言
焊接技術的發(fā)展水平是衡量一個國家機械制造和科學技術發(fā)展水平的標志之一。世界現代焊接技術以高效、節(jié)能、優(yōu)質及其工藝過程數字化、自動化、智能化控制為特征，在國內，無論是從目前焊接設備和材料產量構成比的發(fā)展趨勢，還是從焊接設備和材料的制造技術和發(fā)展方向上看，我國現化焊接技術都已有很大發(fā)展,部分產品技術已達到或接近國外先進水平，特別是成套焊接設備以及規(guī)模生產技術。
近幾年來，隨著工業(yè)過程自動化程度的提高，人們對環(huán)保節(jié)能意識的增強，特別是隨著中國加入WTO以后，焊接行業(yè)的競爭更加日趨激烈，并對產品的質量提出更高的要求。促使我國成套、專用焊接設備整體制造能力與水平得以較大提高，為了全面提高產品的焊接質量，確保產品的質量，引進某公司生產的成套焊接設備，不但提高了產品的焊接質量，提高了工作效率，而且還節(jié)約大量的能源，保護工人的身體健康。該設備可廣泛應于鍋爐，壓力容器，石油化工，機械等制造行業(yè)中。該中心結構先進，功能齊全，控制靈活，操作方便。既可實現全自動焊接，又可實現全自動保護。對提高焊接質量有可靠的保證，是提高焊接質量和實現焊接自動化的理想設備。
2、系統的結構組成和主要技術參數
2.1 系統的結構組成
ZGBM型自動焊接中心是由YM-350KR2型自動MAG焊機，立柱式操作機，焊接滾輪架和電氣控制裝置組合而成的，如圖1所示。
圖1 系統結構簡圖
2.2 系統的主要參數
2.2.1 YM-350KR2型MAG焊機
YM-350型MAG自動焊機由電源YD350KR2、送絲裝置YW-35KB和焊槍構件YT-35組成，具有優(yōu)良的工作性能。它的焊接電源具有收弧電壓電流參數的設定，能夠適應不同的焊接規(guī)范、焊接位置和焊絲種類的需求;焊機機頭由送絲機構、導電部分、焊機頭、焊絲盤等組成。該機構具有維護簡單、工作可靠、無躁聲、效率高、壽命長等特點。并配合焊架、滾輪架，選取最佳焊接規(guī)范，獲得最佳焊接質量。控制裝置由電控箱和遙控盒兩部分組成。電控箱內有兩個控制板，一個是接觸器控制板，該板由熔斷器、控制變壓器、接觸器、PLC系統及接線端子等組成。該部分主要控制各電機通斷，實現各部分動作;另一塊板，主要由變頻器及其控制元件組成。主要是對大臂電機、滾輪電機進行控制和保護。以上各部分既相互聯系，可實現自動焊接，又可相互獨立進行單獨操作。其主要參數有:
額定焊接電流 350A
電源電壓 ～380V，50Hz
空載電壓 52V
焊接電流調節(jié)范圍 60～350A
焊絲直徑 Φ1.0，1.2 mm ；額定負載持續(xù)率 50％
額定功率 18.1kVA
2.2.2 立柱式焊接操作機
立柱式焊接操作機由升降機構，橫臂伸縮機構，回轉機構，行走機構及十字微調機構等部分組成。為了確保安全和焊接質量，當橫臂伸縮時，就是在進行行走焊縫焊接時，升降，回轉，行走均被鎖定。此外，升降，行走與回轉之間也是互相鎖定的。大臂升降機構用交流電機驅動，交流電機由變頻器供電，能在較寬的范圍內實行無級調速，以滿足焊機獲得最佳焊接范圍的需要。
十字微調機構用來在焊接過程中，隨時調節(jié)焊機頭與焊縫間的相對位置。其ZGBM自動焊接中心的主要參數如表1所示。
表1 ZGBM自動焊接中心的主要參數
2.2.3 焊接滾輪架
焊接滾輪架分為可調式和自調式兩種，每套焊接滾輪架，主動、被動機座各一只。主動輪運轉的兩個蝸輪減速器為同步運轉。減速器由通過調速電機和減速裝置實現電機無調速。每只滾輪外包橡膠層，摩擦系數大，以確保工件不打滑，運轉平穩(wěn)。其主要參數如表2所示。
表2 焊接滾輪架主要參數
3、控制系統的設計
電控箱面板上有大臂速度指示、滾輪速度指示、電源指示、電源開關按鈕、臺車進退按鈕、立柱回轉按鈕、橫臂升降按鈕及控制大臂的報警和報警消除等。遙控盒面板上有電源指示燈、橫臂升降開關、滾輪正反轉開關、橫臂伸縮開關、十字調節(jié)機構微調、焊啟、焊停按鈕等。
通過電控箱和遙控盒，可以對該中心的各個機構進行調試和操作。既可以近控，又可以遠控，操作靈活，使用方便。該焊接中心在保證自動焊接的同時，還設計了自動保護系統。正在焊接時，若焊機部分出現故障，整個系統停止工作。若焊架，滾輪架或控制電源出現故障，焊機立即自動停止焊接。能有效地實現自動保護。停止后，保護部分又自動復位，為下一次焊接作好準備，這樣可有效的避免起焊和收焊時產生的弧坑，確保焊縫在連接處的平滑過渡。
3.1 PLC系統
該系統主要完成橫臂伸縮和滾輪正、反向動作的控制，配合交流變頻器完成“段速/調速”的相關控制功能;若在“調速 ”狀態(tài)下，橫臂或滾輪可以實現無級調速，并且在焊接啟動后，自動啟動橫臂或滾輪的動作，在焊接過程中可根據焊接規(guī)范調節(jié)焊接速度;若需要段速焊接時，只要將開關切換到“段速”狀態(tài)，再在電氣控制柜面板上設定各種段速組合，在打開電源后，設定單元上顯示:該畫面為焊接時的正式畫面，“當前組合”可通過“+”，“-”鍵選擇，對每一種組合，對應兩個值:當前焊點的長度、焊點的間隔，二者均以時間為單位，以滿足不同的焊接速度;右上角的“設定”鍵，用于切換如下畫面:通過該畫面設定焊接所需要的焊縫種類，最大可設100種組合，設定完畢，可進行“長度設定”進入焊點參數設定畫面:在此畫面上設定各種數據，注意單位為0.1s，最后按動“顯示”畫面回到正常焊接顯示畫面。PLC系統簡圖見圖2所示。
圖2 PLC系統簡圖
3.2 大臂變頻器參數設定
大臂變頻器參數設定如表3所示:
表3 大臂變頻器參數設定
注:設定值帶#號的參數為數據保護參數，需在其它參數設定完畢后設置。設定值帶＊的參數要第一個設定。第17，18號參數現場設定，除上表所列參數外，其它參數與N2系列使用手冊所列出廠設定值一致。
3.3 數顯表顯示值[大臂]
數顯表顯示值[大臂]如表4所示。
表4 數顯表顯示值[大臂]
3.3.1 大臂數顯值的調節(jié)方法
調試時，旋動電控箱面板上的RP1多圈電位器旋鈕使變頻器輸出為50Hz，再調節(jié)電器箱內RP2多圈電位器，使面板旋動電控箱面板上的數顯值與上表所列數顯值一致。
3.3.2 滾輪數顯值的調節(jié)方法
調試時，旋動電控箱面板上的RP3至最大，然后調節(jié)電器箱內的RP4多圈電位器，使面板滾輪數顯表的顯示值為1000。滾輪的數顯范圍100-1000[mm]。
4、當前應用效果
該套自動成套焊接中心自02年投入運行以來，使用效果較好，和傳統焊接相比，優(yōu)勢較明顯，具體表現在以下幾方面:
（1）生產效率大大提高
直接通過電控箱或遙控箱進行操作，減少現場人為干預，通過統計，生產效率比以前提高近5倍，同時大大減少了現場的操作人員的數量。
（2）系統可靠性大大提高
由于系統PLC、變頻器等均采用進口器件，并經過嚴格篩選，系統工作幾年來一直運行穩(wěn)定，大大減少設備維護的費用。
（3）綠色設計和人性化設計得到充分體現
進入二十一世紀后，隨著生活水平的提高，人們的環(huán)保意識明顯增強，綠色設計技術作為一門新興課題正在各行各業(yè)快速應用。正是由于該系統充分利用綠色設計這一先進思想，使得系統投入運行后取得許多事前人們意想不到的效果。
（4）產品質量和合格率明顯提高
應生產工藝需要，通過系統設定好參數后，生產過程嚴格采用自動控制，避免了人為因素的干擾，從而大大地提高了產品的質量和合格率。
（5）工藝控制平穩(wěn)、穩(wěn)定
系統中采用變頻控制，并對系統參數實行最優(yōu)計算，焊接誤差控制在±1%范圍內，并能平穩(wěn)地工作。
（6）節(jié)能效果顯著
節(jié)能效果顯著，經核算，系統中電機功率為5.5kW，實際工作中，采用變頻調速功率只達到55～60%之間，平均每臺可節(jié)省功率2.0 kW，按300×24=7200h/年臺算，這樣該系統每年可節(jié)省7200×2.0×1=1.44萬元/年（按電費1元/ kW. H計算），同時還減少電機啟動對電網造成的沖擊。
5、結束語
通過現場多年的使用情況來看:其一，系統的可靠性好，解決了以前立焊的難題;其二，系統的焊接精度高，有效地保證產品的焊接質量;其三，大大提高工作效率，減輕工人的勞動強度，維護了工人的身心健康;其四，節(jié)能效果顯著;其五，環(huán)境污染程度低。總之，該系統自投產以來不但保證了產品的質量和產量，同時又克服了環(huán)境污染問題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經濟效益。