基于s7-200 smart plc自动焊接系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com务1甸似基于S7—2130SMARTPLC的自动焊接系统设计Designofautomaticweldingsystembasedon$7-200SMARTPLC孙松丽‘，吴晓防SUNSong．¨1．WUXiao．fang(1．南京理工大学泰州科技学院机械工程学院；泰州225300；2．江苏林海雅马哈摩托有限公司，泰州225300)摘要：为提高中厚壁长直焊缝焊接效率和精度，设计了以西门子$7-200SMARTPLC为控制核心，以焊枪运行机构和手工焊机为执行机构的多层自动焊接系统。通过控制具有三自由度的焊枪运行

2、机构实现焊枪按设定轨迹的多层运行，通过控制手工焊机实现对焊接电流、焊丝及保护气等的全部时序控制。文章从系统总体结构、系统硬件及软件等方面详细阐述了设计思路和实现方法。重点介绍了利用单台s7—200SMARTPLC实现对三台步进电机的定位和速度控制。本系统已投入使用，效果良好。关键词：PLC；自动焊接；焊枪运行机构；步进电机中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009-0134(2014)11(上)一0137—04Doi：10．3969／J．issn．1009-0134。2014．11(E)．390引言手工焊机组合，共同构建了适用于中厚

3、壁长直缝多层焊的自动焊接系统，实现了焊接自动化。应随着当今时代科技的飞速发展，焊接作为一用表明，该系统设备资金投入少，使用方便，焊种关键的制造技术已经步入了一个崭新的发展阶接质量稳定，效率较高。本系统设计理念具有实段，许多在激光、数字控制、计算机、信息处际推广价值。理、工业机器人等领域的当今最新科研成果、高新技术与前沿技术不断融合在焊接之中】，多种直1系统总体结构缝自动焊接设备随之大量出现。这些直缝自动焊所设计的自动焊接系统主要由焊枪运行机接设备焊炬多采用气缸升降，高度只能通过机械构、控制柜、气体保护手工焊机及其它辅助部分夹具微调，仅适用0．5

4、mm~6mm的薄壁单层焊接。组成，如图1所示。而在建筑、石油化工、工程机械等行业，随着大焊枪运行机构为系统执行机构之一，在系统型焊接结构的需求增多，厚板多层多道焊的应用控制下通过夹持焊枪实现焊枪在X、Y、Z三个方越来越普遍。目前国内的厚壁结构焊接方法以多向上按设定轨迹的运行。整个机构由3台步进电机层多道熔化极气体保护焊为主流口】，一般仍采用手和机械部分组成，结构示意如图2所示。其中，摆工焊接或半自动化焊接，焊接效率偏低，工人劳动强度厂一一一一一一一一一一一一一一一一一]较大。此外，多数MAG／MIG／：lMcGs触摸屏l通订及一TIG等熔化极气

5、体保护手工焊il(人机界面)广一机本体自动化程度较高，除不：S7—200能自动驱动焊枪的运行外均可：SMARTPLC⋯⋯⋯厂H苎兰皇塑实现对焊接电流、保护气和焊；与信号灯丝等的全部时序控制。针对：；l；厂——————一上述现状，本文设计了具有三：自由度的焊枪运行机构并开⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一L⋯⋯⋯⋯⋯一一J发了基于单台S7—200SMART控制柜焊枪运行机构PLC的控制系统，同时与现有图l焊接控制系统组成结构示意收稿日期：2014-08-07作者简介：孙松丽(1975一)，女，山东莱州人，高级工程师，工学学士，研究方向为机电一体化。第36卷第

6、11期2014-11(上)[1371学兔兔www.xuetutu.com务I篷匐似动机构作为焊接系统中的重要组成部分，采用由此外，为实现焊接的自动控制，需对系统另丝杠螺母副组成的直线摆动形式，由x轴步进电机一执行机构——原有手工焊机及送丝机进行电气(摆动电机)驱动。摆动时可达到较高的摆频，并改造。将手工焊机焊枪开关及送丝机启动开关由且运行平稳、准确、噪声小H]；升降机构由z轴步进人工按动改为由PLC输出端子触点经由中间继出器电机(层控电机)、微型滚珠丝杠螺母副、高精度的自动开关控制。直线导轨等组成，工作时沿高度方向上下运行，实综上，基于S7—2

7、00SMARTPLC的自动焊接现不同焊接层的高度定位；直行机构由Y轴步进电系统总体结构构建完成。系统工作时，首先根据机(直行电机)、直齿圆柱齿轮和齿条、高精度直具体焊接工艺要求完成焊接参数的设定，按动启线导轨、滑块等组成，工作时沿焊缝长度方向做直动按钮后，即可控制焊机运行机构与手工焊机的线运行。焊接时，升降机构在z方向将焊层高度先行协同工作，焊枪按设定轨迹和层数对工件实施焊定位后，直行机构带动摆动机构、升降机构按设定接，实现焊接自动化。焊接速度前行，同时摆动机构以直线摆动形式按设2焊接系统硬件设计定摆动参数往复摆动，由此实现焊枪按设定轨迹的2_

8、1主控制器PLC多层运行(运行轨迹如图3所示)。本系统采用PLC作为控制核心，输入信号主要有按钮、X／Y／Z轴三个方向的原点接近开关和两侧的极限限位开