Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf

иВ. К. Лебедевым [30], системы управления электрическими пара­ метрами сварочного процесса по принципу действия можно разде­ лить на четыре основные группы: системы жесткого управления; си­ стемы жесткого управления с автоматической компенсацией возму­ щений или с корректирующими связями; системы автоматического регулирования (по отклонению регулируемой величины), в том чис­ ле следящие системы; комбинированные системы жесткого управле­ ния с автоматической компенсацией и регулированием.

Системы жесткого управления. Системы жесткого управления не имеют никаких обратных связей и не реагируют на какие-либо возмущения, действующие на управляемый параметр сварочного процесса. Такими возмущениями могут быть колебания напряжения сети, изменение сопротивления сварочной цепи, изменение состоя­ ния рабочих поверхностей электродов и свариваемых деталей и пр.

Простейшие стабилизаторы тока и времени сварки. Большим пре­ имуществом систем жесткого управления является простота аппа­ ратуры и безынерционность их действия. Поэтому, несмотря на ука­ занные ранее технические несовершенства этих систем, они все же благодаря своей простоте и надежности в эксплуатации приобрели наиболее широкое применение в машинах для контактной сварки, особенно для точечной и роликовой. В этих машинах самой распро­ страненной является система жесткого управления, обеспечивающая заданное значение времени сварки и неизменяющееся во времени значение сварочного тока. На таком принципе построены прерыва­ тели типа ПИТ и ПИШ завода «Электрик», реле времени типа РВЭ, декатронные регуляторы времени типа РВД, разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона и др. Благодаря четкой и надежной работе этих систем обеспечивается достаточно высокое качество сварных сое­ динений, если внешние возмущения сравнительно невелики.

Программные устройства. Простая стабилизация сварочного тока

ивремени его действия не всегда являются гарантией высокого качества и экономичности сварочного процесса (даже при отсут­ ствии внешних возмущений). Иногда выгодно изменять параметры режима в процессе сварки. Поэтому в ряде случаев с технологиче­ ской точки зрения желательно иметь возможность выбирать наибо­ лее выгодный (оптимальный) закон изменения параметров режима сварки. В этих случаях следует применять программные устройства, обеспечивающие любой заранее заданный закон изменения пара­ метра.

Вкомплексно механизированном производстве большое значение имеет стабильность повторяемости режима сварки, которая в значи­ тельной мере зависит от способов задания режима. В зависимости от способа задания системы жесткого программного управления можно разделить на две группы: задание режима при помощи различных

155

потенциометров, переключателей, кнопок и т. д. Такой способ прост и удобен в лабораторных и производственных условиях, но мало пригоден для комплексной автоматизации процесса; задание режи­ ма при помощи программоносителя в виде профилированного ку­ лачка, перфокарты, перфоленты, перфодиска, киноленты, магнитной ленты и др. Этот способ гораздо удобнее для комплексной автомати­ зации сварочного процесса.

Весьма удобным носителем информации для быстро протекающих процессов контактной сварки, в частности для точечной и роликовой, является перфокарта. При помощи перфокарт обеспечивается жест­ кая технологическая дисциплина, высокая точность и стабильность повторяемости режима сварки.

Так как перфокарты являются легкосменными программоносите­ лями, то они позволяют быстро осуществлять переналадку машины на сварку другого изделия или на другой режим работы.

Путем автоматической смены перфокарт можно автоматизиро­ вать процесс сварки сложных изделий, когда вследствие перемен­ ной толщины изделия или различного сочетания толщин необходимо изменять режим от точки к точке или для группы сварных точек.

Перфокарту можно также использовать для записи различных технологических команд, например изменения усилия сжатия элек­ тродов, а также команд для управления различными механизмами машины и транспортными операциями, что является чрезвычайно ценным качеством при комплексной автоматизации всего техноло­ гического процесса.

Недостатком перфокарт, как и всех программоносителей жестко­ го управления, не имеющих обратных связей и компенсации возмуще­ ний, является их полная нечувствительность к внешним возмуще­ ниям, воздействующим на управляемый параметр. Следовательно, точность управления машиной по жесткой программе всегда на­ ходится в пределах отклонений, вызываемых случайными внешними возмущениями, например падением напряжения сети. Если уровень вносимых при этом погрешностей допустим по техническим услови­ ям на сварку данных изделий, то безусловно следует выбирать си­ стему жесткого программного управления, так как она значительно проще и надежнее в действии, чем системы с автоматическим регу­ лированием, компенсацией возмущений и обратными связями и, кро­ ме того, обладает безынерционностыо.

В одном из программных устройств, разработанных в ИЭС им. Е. О. Патона дляточечных и роликовых машин [30], режим сварки, т. е. последовательность включения идлительность операций, а также длительность, форма и величина импульса сварочного тока, тока подогрева и термической обработки, величина давления, задается на перфодиске из светонепроницаемой бумаги. В перфодиске проби­

156

ваются отверстия, соответствующие определенной программе режима сварки. Таким образом, перфодиск является сменным програм­ моносителем. Для работы он устанавливается на прозрачном диске, который приводится во вращение синхронным электродвигателем, что позволяет синхронизировать программу с напряжением сети.

При этом, однако, существенно видоизменяются считывающее устрой­ ство, а также система преобразования и усиления сигналов управ­ ления.

Вмашинах для точечной и роликовой сварки весьма эффективна система автоматического управления, основанная на применении перфокарт (рис. 30). Программа режима сварки записывается на перфокарте в двоичном коде путем пробивания отверстий в соот­ ветствующих местах на специальном приспособлении — ручном перфораторе.

Считывающее устройство представляет собой набор контактов, которые находятся в замкнутом или разомкнутом состоянии, в за­ висимости от наличия или отсутствия отверстия в перфокарте. За­ писанная программа разворачивается во времени дискретно при по­ мощи коммутаторных декатронов. Отсчет времени производится декатронами синхронно с напряжением питающей сети. Максималь­ ная длительность всего цикла определяется числом декатронов, участвующих в развертке программы.

Вдешифраторе происходит преобразование записанной в двоич­ ном коде информации в напряжение ступенчатой формы, которое является выходным и управляет исполнительным органом.

Кроме выходного управляющего напряжения, программное устройство может выдавать различные вспомогательные команды

157

(в том числе для смежных операций транспорта и сборки), а также программу давления на электродах. Программа вспомогательных операций и давления записывается на этой же перфокарте.

В машинах для стыковой сварки оплавлением широкое приме­ нение нашли простейшие механические системы жесткого управле­ ния с программоносителями в виде профилированных кулачков, ско­ рость вращения которых и профиль определяют закон (программу) изменения основного параметра режима сварки — скорости оп­ лавления. Этот метод механического программирования очень прост, но далек от совершенства. Например, при неровной обрезке торцов свариваемых деталей требуемый нагрев возможен лишь в том случае, если программа изменения скорости будет задаваться с мо­ мента начала оплавления по всему сечению, а длительность оплавле­ ния косины не будет входить в общее время сварки. При использо­ вании кулачков это требование выполнить очень трудно вследствие невозможности добиться стабильно точной торцовки свариваемых деталей. Вторым недостатком рассматриваемой системы является необходимость смены кулачка при переходе на другой режим свар­ ки, что является довольно трудоемкой и невыгодной операцией,

многоцепных реле времени [30]. В стыковых машинах К-155, К-190, К-163 (ИЭС им. Е. О. Патона) в качестве такого реле использует­ ся командный прибор типа К.ЭП-12У. Прибором можно задавать длительность операций включением и выключением электрических цепей общим количеством до 12, а также регулировать напряже­ ние и скорость оплавления по программам, достаточно близким к иде­ альным. Для регулирования скорости по программам (дискретного типа) используется шесть контактов, размыкающихся последова­

устройства является возможность внесения некоторой поправки в программу на неточность первоначальной установки свариваемых де­ талей в стыковой машине и на косину их торцов. При этом в начале процесса выбирается зазор между деталями и сплавляются неров­ ности на их торцах. Как только ток оплавления достигнет заранее установленной величины, соответствующей началу оплавления по всему торцу, автоматически вступает в действие программное устройство.

158

Системы жесткого управления с автоматической компенсацией возмущений. В отличие от обычных систем жесткого управления бо­ лее стабильный режим сварки могут обеспечить системы с автомати­ ческой компенсацией возмущений. Принцип их действия заключает­ ся в том, что с целью сохранения заданной выходной величины в систему жесткого управления вводятся устройства, компенсирующие влияние каждого из возмущений. В этих устройствах производится измерение возмущения, соответствующее его преобразование и по­ дача на вход объекта управления в виде дополнительного, компен­ сирующего воздействия. Следовательно, если входная величина, жестко заданная программным устройством, равна UBx0, а допол­ нительное воздействие, подаваемое на вход системы и компенсирую­ щее влияние данного возмущения — ДНВХ, то величина результи­ рующего воздействия на входе

Нвх = Н вхо zb ДНВХ.

Существенным преимуществом систем с автоматической компен­ сацией возмущений является возможность безынерционной отра­ ботки возникающих возмущений.

Однако создание компенсирующих устройств представляет собой достаточно сложную задачу. Зачастую для повышения точности ком­ пенсации требуется применение вычислительных устройств. Нали­ чие большого количества компенсирующих вычислительных уст­ ройств сильно усложняет всю систему управления и может сделать

шенны и универсальны замкнутые системы автоматического управле­ ния и регулирования, в том числе следящие системы, использующие принцип обратной связи по регулируемой величине. Эти системы позволяют поддерживать заданное значение управляемого парамет­ ра е определенной точностью, независимо от причин и характера возмущений, вызывающих изменение этого параметра. Типичным недостатком таких систем с автоматическими регуляторами и сле­ дящими устройствами является некоторая инерционность, появляю­ щаяся в результате введения в регулятор инерционных звеньев, исполнительных приборов и т. д.

Наиболее совершенны комбинированные системы автоматиче­ ского управления и регулирования, использующие принцип авто­ матической компенсации и обратной связи по регулируемой вели­ чине. Они обеспечивают высокую точность регулирования при до­ статочном быстродействии.

В зависимости от параметра регулирования системы автома­ тического регулирования разделяются на две группы: системы

159