一种阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

阀门在气体、液体、粉末材料输送的管路系统中控制流体的压力、流量和流向，具有导流、截流调节、节流、防止倒流、分流或溢流卸压等功能。影响阀门使用寿命的主要因素之一是阀门密封面的损坏，所以对阀体密封面堆焊技术的研究具有重要的经济价值。堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的加热手段熔覆在母材的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。因此，堆焊既可用于修复材料因服役而导致的失效部位，亦可用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。目前，粉末等离子弧堆焊已经成功地应用于阀门密封面的堆焊。它与手工堆焊相比，具有弧燃烧稳定、稀释率低、堆焊层成形美观、硬度均匀、节约合金材料等特点。

技术实现要素：

本发明提出了一种阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统，基于三菱的fx3u系列可编程控制器(plc)和光洋的触摸屏设计而成。采用屯菱的j25系列伺服放大器和伺服电机组成绝对位置系统，用以控制焊炬摆动和焊炬沿转台的径向移动。转台则由变频器控制。通过触摸屏输入相关参数，控制系统即可对堆焊道数和摆动宽度进行优化以满足堆焊尺寸要求，并自动移动焊炬到起始位置，完成堆焊从开始到结束的全过程。该控制系统操作简单，控制精度高，可靠性高。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统硬件主要由送气控制、送粉控制、转台控制、焊炬控制、摆动控制、电源及人机界面等组成。整套系统可实现对堆焊焊炬的运动轨迹、转台的转动和堆焊工艺过程的自动控制。

所述控制系统的核心为三菱公司的型号为fx3u-48mt/es的plc。该plc带有3个独立的用于定位控制的伺服电机、步进电机高速驱动轴。

所述控制系统使用了其中的2个轴，分别用于焊炬沿转台的径向移动和焊炬的摆动。在该plc的基础上扩展有1个4路d/a模块fx3usda-adp和1个4路a/d模块fx3u-4ad-adp。d/a模块输出的模拟信号用于控制转移弧和非转移弧电流、送粉量和转台旋转速度。a/d模块用于将非转移弧和转移弧电流及等离子弧电压转换为数字信号在触摸屏上显示。控制界面选用光洋公司的型号为ea7-t12c-c的彩色触摸屏。

所述转台旋转采用三相交流电机驱动，用lg公司的sv004ig5-2变频器调速。转台配有光栅编码器用于提取旋转位置信号。焊炬沿转台的径向移动和焊炬的摆动均采用三菱公司的j2s系列伺服系统驱动。在j2s系列伺服放大器中加上电池，以构成绝对位置系统。在电池有效期内，摆动中心位置和堆焊焊炬与转台旋转中心相对位置可长期保存。机头的升降采用单相交流电机驱动。

所述控制系统的等离子弧堆焊工艺参数的输入及实时参数的显示由基于触摸屏设计的人机界面实现，包括登陆界面、参数设置界面、故障报警界面、手动操作界面和焊接操作界面。

本发明的有益效果是：该控制系统采用屯菱的j25系列伺服放大器和伺服电机组成绝对位置系统，用以控制焊炬摆动和焊炬沿转台的径向移动。转台则由变频器控制。通过触摸屏输入相关参数，控制系统即可对堆焊道数和摆动宽度进行优化以满足堆焊尺寸要求，并自动移动焊炬到起始位置，完成堆焊从开始到结束的全过程。该控制系统操作简单，控制精度高，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的控制系统构成框图。

图2是本发明的电流检出电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统硬件主要由送气控制、送粉控制、转台控制、焊炬控制、摆动控制、电源及人机界面等组成。整套系统可实现对堆焊焊炬的运动轨迹、转台的转动和堆焊工艺过程的自动控制。

控制系统的核心为三菱公司的型号为fx3u-48mt/es的plc。该plc带有3个独立的用于定位控制的伺服电机、步进电机高速驱动轴。系统使用了其中的2个轴，分别用于焊炬沿转台的径向移动和焊炬的摆动。在该plc的基础上扩展有1个4路d/a模块fx3usda-adp和1个4路a/d模块fx3u-4ad-adp。d/a模块输出的模拟信号用于控制转移弧和非转移弧电流、送粉量和转台旋转速度。a/d模块用于将非转移弧和转移弧电流及等离子弧电压转换为数字信号在触摸屏上显示。控制界面选用光洋公司的型号为ea7-t12c-c的彩色触摸屏。转台旋转采用三相交流电机驱动，用lg公司的sv004ig5-2变频器调速。转台配有光栅编码器用于提取旋转位置信号。焊炬沿转台的径向移动和焊炬的摆动均采用三菱公司的j2s系列伺服系统驱动。在j2s系列伺服放大器中加上电池，以构成绝对位置系统。在电池有效期内，摆动中心位置和堆焊焊炬与转台旋转中心相对位置可长期保存。机头的升降采用单相交流电机驱动。

如图2，非转移弧、转移弧电流和转移弧电压(焊接电压)信号通过霍尔电流、电压传感器获得。电流i来自磁平衡电流传感器的输出。该电流经取样电阻r，变换为电压信号，再经r1运放构成的电压跟随器后，一路送往a/d模块转换成数字量供触摸屏显示；另一路接入运放a2构成的电压比较器同相输入端。a2的反相输入端为一固定电压值，当焊接电流增大到不小于10a时，a2同相端电压大于反相端电压，a2输出高电压，开关管q1导通，继电器j1吸合，输出电流建立信号到plc输入接点。

技术特征：

技术总结
一种阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统，主要由送气控制、送粉控制、转台控制、焊炬控制、摆动控制、电源及人机界面等组成。整套系统可实现对堆焊焊炬的运动轨迹、转台的转动和堆焊工艺过程的自动控制。该控制系统性能稳定、可靠。同时，控制系统软硬件设计简便，具有很大的工程应用价值。

技术研发人员：纪新辉
受保护的技术使用者：纪新辉
技术研发日：2016.06.21
技术公布日：2017.12.29