全自动塑料管材热熔焊接机嵌入式控制系统的设计与实现

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1、独创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所星交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明，并表示了谢意。本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归广东工业大学所有。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。指导教师签字：论文作者签字：6I2007年4月20日孽身笞陬第一章绪论1．1课题

2、的研究背景和研究意义高密度聚乙烯塑料管道(简称PE管道)具有质量轻、比强度大、比刚度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘与复合能力强等特点。其生产能耗仅为钢管、铸铁管等传统金属管道的I／4；管道管壁表面租糙度仅为0．009—0．Ohm，管网运行时的能耗也远远小于传统金属管道，替代传统金属管道具有很好的节能效果；据76个城市的的7671．82Km主要是金属管道的供水管网调查，漏失量占供水量的25—30％。由于塑料管道具有优良的耐腐蚀性，而且采用柔性连接，接头质量可靠，可降低供水管网漏水率，因此替代传统金属管道在生产和使用过程中都会达到节水的目的；塑料管道的生产厂房占地面积远

3、远小于金属管、混凝土管，并且在应用施工过程中开槽占地也比金属管、混凝土管要少的多，节省施工占地：塑料管道生产过程中几乎没有废料，报废的塑料管道也可回收利用，可节约原材料Ⅲ。目前，在欧美发达国家塑料压力管道广泛地应用于供水、排水，输运煤气和天然气以及农用灌溉等。例如，在美国塑料压力管道的普及率已经达到100％，英国和丹麦为92％，比利时、法国、德国分别为7796，68％，65％。另外，由于具有耐磨性、耐蚀性好和压力损失小等特点，塑料压力管道固体输送管近年来也得到了较快的发展。欧美一些国家在工程中用来输送河泥、泥浆，在矿山工业中用来输送矿渣等“1。近年来，聚乙烯

4、塑料管道在我国的推广及应用的速度非常快。“十五”期间，在全国新建、改建、扩建工程中，建筑摊水管道70％采用塑料管道，建筑给水和热水供应管道60％采用塑料管，电线护套管80％采用塑料管，建筑雨水排水管道500,6采用塑料管，城市供水管道(ON400m以下)50％采用塑料管，村镇供水管道70％采用塑料管，城市排水管道30％采用塑料管。城市燃气管道(中低压管)20％采用塑料管。“十一五”期间和今后几年，建筑业和住宅产业的快速发展、排水和污水处理用塑料管道的高速增长、农用管道修建改造、城市水网改造都会进一步刺激塑料管道产业的增长。广东T业大学硕{：学位论文管道连接是

5、PE管道系统应用中最重要的环节，对PE管道系统整体寿命有巨大影响。PE管常用的连接方式有胀紧接头(MechanicalFittings)、热熔对接焊接(Butt-FusionWelding)、电热熔焊接(E1ectro—FusionWelding)和法蓝连接(FlangeJointing)。这几种连接方式中，焊接法要比其他机械连接方法更高效，质量也更好。而焊接法中热熔对接焊接适用于直径大于40啪的管子，是PE材料最通用的连接形式，在同样的密封和工作压力下，其具有良好的经济性。PE管道热熔对接焊过程复杂，非常容易受到环境变化和人为操作因素的影响。热熔对接焊工艺

6、流程和操作规程的正确有效执行至关重要，并且和焊接设备性能的稳定和操作人员的责任心紧密相关。将对接焊过程自动化一方面可以消除人为因素对焊接质量的干扰，提高焊接头强度，对PE管道系统整体寿命有积极的作用，另一方面还可以减轻操作人员的负担。目前国内普遍使用的热熔焊机自动化水平较低，焊接头的质量主要取决于操作人员的熟练度以及责任心，因此，研制全自动热熔对接焊机对于国民经济意义重大。1-2课题国内外研究状况塑料管道热熔对接焊技术应用已有40多年。实践证明该方法在生产高质量焊接接头方面是可靠的，在促进压力管道应用方面该方法发挥了特殊作用。热熔对接焊的工艺参数多，动作过程

7、复杂，焊接质量易受人为因素影响。近年来，热熔对接焊在改善焊接质量和可用性方面有新的进展，主要是计算机数字控制技术(CNC)在塑料焊接技术中的成功应用。CNC系统控制精度高，重复准确性好，操作简便实用，焊接不受人为因素影响。所有焊接工艺参数理论值及实际值都存储于计算机中，随时可以调用，操作者焊接时不需手工操作，整个焊接过程按程序自动进行，从而提高了焊接接头质量，降低了费用，实现了可追溯性。热熔对接焊自动控制系统可分为两种：预置参数控制和自动调节参数控制。预置参数控制是将不同管道热熔对接焊各种工艺参数存储至计算机中，同时考虑焊接现场环境温度等因素的影响，根据环境

8、条件修正存储于计算机中的参数，得出适合现场焊接工艺的