Файл: Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов.pdf

Следящая система СС2 с датчиком Д2 контролирует поло­ жение сварочной головки относительно изделия по вертикали и поддерживает заданный вылет электрода, облегчая тем самым работу других систем, предназначенных непосредственно для ре­ гулирования режима сварки.

Помимо систем СС1 и СС2 при сварке изделий сложной объемной конфигурации может возникнуть необходимость в до­ полнении к комплексу еще одной системы для автоматической ориентации электрода по третьему параметру — заданному углу наклона к поверхности.

Контроль проплавлення в рассматриваемой системе осущест­ вляется датчиком Д5. Сформированный им сигнал подается на усилитель-преобразователь УП, а затем после соответствующей обработки через логическое устройство ЛУ поступает в виде некоторого корректирующего воздействия в один или группу

По характеру корректирующие воздействия могут представлять собой либо электрические сигналы (и тогда подаются, напри­ мер, на сумматоры С2-С4), либо механические воздействия (и тогда подаются через регуляторы непосредственно на руко­ ятки уставок).

Логическое устройство на основании информации о ходе про­ цесса сварки, о состоянии его параметров, о качестве проплав­

канал, наиболее целесообразный в данный момент для коррек­ тирования. Алгоритм для ЛУ может быть установлен на основе анализа технологического процесса и на базе статистических сведений. Предполагается, что он может быть сведен к отыска­ нию всего лишь двух каналов, требующих вмешательства, — грубого и точного, и к нахождению оптимального закона изме­ нения воздействий по этим каналам (непрерывные и импульс­ ные, соотношения между ними, последовательность воздей­ ствий и т. п.). В частном случае может быть осуществлена си­

и СС4. Одна из них перемещает датчик Д5 по горизонту, другая по вертикали. Синхронизм с движением сварочной головки обес­ печивается датчиками ДЗ и Д4, в качестве которых можно ис­ пользовать сельсины или потенциометры.

Дальнейшее совершенствование регулирования режима свар­ ки следует вести в направлении создания самонастраивающих-

ся систем, самоорганизующихся систем (т. е. самоприспосабли­ вающихся систем с контролируемыми изменениями не только параметров и управляющих воздействий, но и с самоизменением структуры), а затем и систем самоалгоритмизирующихся (т. е. систем, в которых самоизменяться может и сам алгоритм управ­ ления). Основной трудностью при этом долго еще будет оста­ ваться объективный контроль параметров свариваемого стыка

Рис. 38. Функциональная схема самоприспосабливаю­ щейся системы регулирования дуговой сварки с оп­ тимальной моделью

и формирования сварного шва. Необходима большая исследо­ вательская работа по отысканию обобщенного критерия, по которому можно было бы объективно судить о фактическом хо­ де сварочного процесса.

Перспективна также комплексная система управления сва­ рочным процессом с оптимальной моделью, обеспечивающая

электрода и изделия подается одновременно на реальную часть системы (комплекс систем) ориентации КСО и ее оптимальную модель М. Точно также информация ед(/) о режиме сварочной дуги Д, о состоянии системы питания сварочной цепи ПС, о ха­ рактере формирования шва F(t) поступает на реальную систему (комплекс систем) регулирования режима КСР и оптимальную модель. Модель М представляет собой устройство, отражающее в каждый данный момент времени для данного конкретного из­

Включение оптимальной модели в структуру комплексной си­ стемы регулирования процесса сварки позволяет наиболее про-

сто выделить полезный сигнал при наличии шумов, улучшить показатели качества регулирования.

Статистические методы при контроле сварочных процессов.

При решении проблем централизации контроля сварочного про­ изводства и комплексной автоматизации сварочных процессов все более выявляется необходимость в использовании статисти­ ческих методов.

Сварочное производство сложных объемных конструкций во многом строго регламентировано по времени и месту, расходо­ ванию энергии и материалов, по рабочей силе и ее квалифика­ ции и т. д. Несмотря на это контроль на всех этапах изготовле­

внимание непостоянство атмосферных условий и учитывать пси­ хологические факторы.

Технические средства для контроля и оценки всех этих фак­ торов в ходе технологического процесса пока не созданы. Конт­ роль же, который проводится по готовому изделию, не только отнимает много времени и не дает 100%-ной уверенности в на­ дежности изделия, но и не дает представления о том, какие организационные, технологические и психологические резервы остались неиспользованными. Недостаток послеоперационного контроля еще и в том, что он пассивен, что только на следую­ щем изделии результаты его могут быть использованы, да и то при условии, если ситуация будет полностью повторяться.

В сварочном производстве в отличие от машиностроительно­ го при возникновении брака совсем необязательно его повторе­ ние. Переход к новому положению при сварке, использование нового электрода взамен израсходованного при сварке обма­ занными электродами, завершение работы в трудной ситуации и переход к более простой, а также и наоборот— все это услож­ няет статистический контроль, а в ряде случаев исключает его совсем из-за полного несовпадения исходных данных. Основной смысл и конечная цель статистического контроля процессов сварочного производства должна, очевидно, заключаться не столько в получении результатов, сколько в использовании их

сцелью получения высококачественных сварных соединений.

Впроизводстве преобладает пассивный приемочный контроль сварных швов различными физическими методами, а его пре­ дупредительные функции используются редко. Существующие объемы контроля постоянны и не связаны с уровнем техноло­ гии, тогда как целесообразно было бы с целью стимулирования улучшения технологии сварки снижать нормы контроля с ро­ стом уровня технологии, ибо уровень дефектности при этом па-

дает. Чтобы сделать существующий контроль активным, необ­ ходимо прежде всего повысить его оперативность, а информа­ цию о качестве связать функционально с параметрами и усло­ виями технологии, упорядочив сбор информации с помощью специальных карт контроля и применив для обработки и ана­ лиза ее статистические методы. Применение такой методики позволяет перейти от пассивной констатации дефектности к ана­ лизу дефектов и их предупреждению, т. е. к созданию системы так называемого статистического управления качеством сварки. Разработана методика в МВТУ им. Баумана [16].

Обращение к статистическим методам целесообразно при проектировании систем централизованного контроля. Большое число разнообразных параметров, характеризующих используе­ мые способы сварки, не может быть проанализировано без об­ ращения к их статистическим характеристикам — математиче­ скому ожиданию, дисперсии, корреляционной функции и т. п. Обработка результатов контроля, если даже они получены без использования автоматических устройств, невозможна в этом случае без применения методов статистики. Если же сбор све­ дений осуществляет система автоматического контроля, то бу­ дет нелогично не завершить эту систему каким-либо вычисли­ тельным устройством, работающим по статистическому алгорит­ му. Построение и исследование такой статистической системы также невозможно без обращения к вероятностным методам.

Как разработка совершенной методики контроля, так и соз­ дание аппаратуры контроля процессов сварочного производства невозможны сейчас без широкого привлечения теории инфор­ мации, теории вероятности и математической статистики. Целе­ сообразность обращения к этим методам исследования и синте­ за процессов и систем обосновывается случайным характером не только возмущений, но и самих контролируемых параметров, а также большим числом факторов, влияющих на контролируе­ мые процессы и на аппаратуру контроля.

В большинстве случаев некоторые параметры сварочного процесса не только случайны, но и взаимно зависимы. В этом случае их необходимо рассматривать как составляющие много­ мерной контролируемой величины, между такими составляю­ щими необходимо выявить корреляционную связь. Учет корре­

число операций контроля. Найденные корреляции могут быть положены в основу будущих систем комплексной автоматиза­ ции сварки. Отыскание корреляционных связей необходимо и в тех случаях, когда невозможны прямые методы контроля. Ис­ пользование такой связи, например между температурой по­