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电子束焊焊接过程控制优化方案

【摘要】:电子束焊在密封的真空环境下进行,焊接过程中不能实时地进行人工干预调节,焊接需要实现高度自动化控制。普通的电子束焊机通常以PLC为核心以及真空检测传感器、电磁阀、电位器、行程开关、指令开关等辅助器件即可构建焊接过程控制系统。在计算机+PLC控制模式下,计算机PC通过I/O接口检测监控电子束焊机系统状态信息,通过RS232或RS485接口与PLC之间进行通信,传输指令、接收信息,实现对焊接过程的管理与实时控制。

电子束焊机控制系统包括加速电压控制、阴极加热电源控制、束流控制、聚焦电源控制以及束流偏转扫描控制、电子枪或工件传动系统控制以及低压电器、控制电路、功率放大器、PLC逻辑控制器、工业控制计算机等。真空抽气控制系统包括电子枪抽气系统、工作室抽气系统以及真空检测、闸阀控制装置,操作台则设置电子束焊参数操作旋钮、开关,参数温度指示仪表;焊缝对中调节工业电视监控器CRT、焊接过程控制触摸屏等。工业电视机摄像头和光学观察镜、红外温度测量仪安装在电子枪、真空室的观察孔上,用于焊接过程中监控电子束斑与焊接接头的相对位置、电子束焦点、焊缝成形以及工件加热位置的温度控制。

电子束焊在密封的真空环境下进行,焊接过程中不能实时地进行人工干预调节,焊接需要实现高度自动化控制。电子束焊过程控制需要解决以下几大任务:

1)电子束功率参数(高压、束流、聚焦、扫描图形、方式)设置和调节。

2)焊缝设置对中,焊缝起始点、终点位置,坐标原点设置与检测。

3)焊接工作台运动控制(焊缝跟踪、轨迹、速度、方向控制)。

4)真空度检测与控制。

5)工件焊接温度检测与控制。

6)焊接过程顺序控制等。

普通的电子束焊机通常以PLC为核心以及真空检测传感器(冷规、热偶)、电磁阀电位器行程开关、指令开关等辅助器件即可构建焊接过程控制系统。鉴于焊接过程在线监测,数据可实时显示、存储、打印,历史数据可查阅、过程控制程序可再开发等现代工业生产质量管理规程以及控制系统功能可扩展,系统软件可升级等计算机控制技术要求;新一代电子束焊机通常以工业控制计算机(或CNC)+PLC+辅助器件构建焊接过程控制系统。在计算机+PLC控制模式下,计算机PC通过I/O接口检测监控电子束焊机系统状态信息,通过RS232或RS485接口与PLC之间进行通信,传输指令、接收信息,实现对焊接过程的管理与实时控制。需要手动时,通过键盘设定工作台运动速度、运动方式,焊接过程由PLC控制;自动控制时,PC负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等工作(如键盘和鼠标的管理、系统状态的监测、显示,工件运动路径规划、控制指令的发送等);PLC完成电子束焊过程细节实施(包括焊接启动、停止指令开关、行程开关信号检测,电子枪、焊接室抽真空、充气开关指令检测,电子枪、焊接室真空度状态检测,工件位置、运行方向指示检测,运动速度给定值,高压、束流给定值以及上升、下降斜率给定信号设定,泵、阀、伺服电动机运动控制等)。