1前言厨具、炊具等的不锈钢化成为世界发展潮流。为克服不锈钢导热差、加热不均匀等缺点,近年 来,复铝(或铜)双层底或再加不锈钢三层的不锈钢炊具已盛行于欧洲、北美等发达工业国家。复 合底的不锈钢炊具具有卫生清洁、美观耐用、加热均匀、保温性好等优点,被认为是现代社会的理 想炊具,成为国际炊具市场的高档商品。根据不锈钢复铝的工艺特点,一般选择快速加热和强迫冷 却的感应加热压力钎焊方法。所谓钎焊是指利用熔点比焊件低的钎料作填充金属,适当加热后,钎 料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种焊接方法。为此,世界各国都在研究这种高频感应压力钎 焊设备,并投入了使用,取得了可观的经济效益和社会效益。高频感应压力钎焊设备的核心是高频 电源。控制系统也是高频感应压力钎焊设备很重要的一部分。最初,控制系统采用分离式元件,可 靠性比较差。不能进行在线修改,而且修改要涉及到硬件线路的改造,有时甚至要重新设计硬件线 路,改造成本比较高。鉴于此种状况,使用可编程控制器进行控制的高频感应压力钎焊设备就应运 而生了。2高频感应原理高频感应是利用高频电磁场在金属内部产生的涡流损耗和磁滞损耗来加热 金属的一种加工技术。产生高频电磁场的设备就是高频感应电源,改变交变磁场的频率,借助于集 肤效应能有效地控制金属加热的深度和加热速度,因此它广泛应用于各种金属的钎焊,金属与晶体 的熔炼,碳钢与不锈钢的焊接等领域。3高频感应压力钎焊设备控制系统设计3.1概述以高频感 应压力钎焊设备GYQ-60B为例,从可靠性的角度出发,选用抗干扰能力强的可编程控制器即 PLC作为控制系统的核心器件。可编程控制器具有可靠性高、使用方便、编程简单、通用性好、 在线修改、设计投产试制周期短、体积小等特点。GYQ-60B高频感应压力钎焊设备由机架、 高频感应电源、可编程控制器控制系统、控制面板、带精密圆锥分度机构的转盘、液压站、感应线 圈和一套很完善的水冷却系统等组成。该高频感应压力钎焊设备采用左右各三工位的转盘,通过大 功率切换器,实现左、右两边轮流加热的切换。3.2高频感应电源GYQ-60B高频感应压力 钎焊设备的高频感应电源的原理见图1:GYQ-60B高频感应压力钎焊设备的高频感应电源采 用单回路振荡线路,半导体硅高压整流,主电源采用数控闭环,可控调压电路(6路晶闸管数字触 发),电流反馈和电压反馈及继电器过电流保护。功率为60kW,工作频率范围为200～45 0kHz,电子振荡管的型号为FU-308S,阳极直流电流为6.5A,阳极直流电压为12 kV,栅极直流电流为1.2A,灯丝额定电压为8V,阳栅流最佳比为10:1～5:1。电源 具有体积小、重量轻、占地少、预热时间短、工作状态稳定、故障率低、节水节电、匹配方便等特 点。3.3可编程控制系统的控制原理GYQ-60B高频感应压力钎焊设备的可编程控制器66 (PLC)控制系统分左、右旋转工作台控制。整个系统能够实现工艺流程编制、热量控制、压力 调节、自动计数、自动计时、故障诊断及报警等功能。以左旋转工作台为例简要说明GYQ-60 B高频感应压力钎焊设备的可编程控制系统控制原理。本控制系统有手动和自动控制之分,通过“ 手动/自动”开关实现手动和自动切换。将开关打到手动档,进入手动控制模式;将开关打到自动 档,即进入自动控制模式。首先给高频感应压力钎焊设备供水、上电,调节水压,若水压不足,设 备将给出报警信号,预热5～10min(装机后第一次使用前要预热30～60min)。可编 程控制器控制系统的控制流程图见图2。一般在高频感应压力钎焊设备初次调试和出现故障时使用 手动控制;在高频感应压力钎焊设备正常运行加热工件时使用自动控制。实现左、右两边工件轮流 加热取决于大功率切换器切换到左边还是右边。因此大功率切换器的切换控制在本机控制系统中非 常重要。由于功率切换器切换的瞬间可能会打火产生电弧,因此在本可编程控制系统中功率切换器 的切换控制要求非常可靠。3.4硬件选型及软件设计根据GYQ-60B高频感应压力钎焊设备 的工艺特点、控制原理和控制系统的输入输出点数见表1,本控制系统采用日本三菱公司的FX2 -60MR的可编程控制器。本文以左边控制台控制系统的自动控制为例进行简要说明。将“手动 /自动”开关拨到自动开关,即可进入控制系统自动控制环节。在任何时刻按下急停按钮413都 会中止程序的运行。控制系统的部分梯形图3:4系统抗干扰措施现场环境十分恶劣,干扰会冲掉 程序,使机器设备产生误动作;干扰可能会影响信号的幅值和相位,降低系统测量的精度。严重的 干扰甚至会造成系统失去对机器设备的控制,造成巨大的经济损失和伤亡事故。因此在本设备可编 程控制系统中采取了一系列有效的抗干扰措施。①市电经过交流稳压电源进入高频感应压力钎焊设 备控制系统,以减少电网冲击、频率波动对控制系统带来的不良影响。②电源线和信号线分开走线 ,不在同一个线槽内走线。③电源线采用带屏蔽层的电缆,信号线使用铝箔包起来。④在室外2× 2m2范围内埋入地线,如钢筋网。⑤高频感应压力钎焊设备采用多点接地。接地电阻<4Ω。适 当的接地可以有效地抑制干扰。输入点输出点左边上升按钮(400)左边下降按钮(401)左 边旋转按钮(402)手动/自动开关(403)左边计时开关(404)左边加热开关(405 )左边上升到位行程开关(406)左边下降到位行程开关(407)左边旋转到位行程开关(4 10)水压开关411液压开关412左急停按钮413右边上升按钮500右边下降按钮501 右边旋转按钮502右边计时开关504右边加热开关505右边上升到位行程开关506右边下 降到位行程开关507右旋转到位行程开关510右急停按钮513切换控制430左边上升控制 431左边下降控制432加热控制433左边旋转控制434左边计时控制435左边保压控制 436右边上升控制531右边下降控制532计数控制533右边旋转控制534右边计时控制 535右边保压控制536故障输出34水压指示35蜂鸣器报警36表1高频感应压力钎焊设备控制系统点数表本可编程控制系统已成功运行于高频感应压力钎焊设备上,具有性能稳定、安全可靠和操作简便的特点。可编程控制器在高频感应压力钎焊设备中的应用@胡家安$南方冶金学院!江西赣州341000
@卢作援$南方冶金学院!江西赣州341000
@刘飞飞$南方冶金学院!江西赣州341000
钎焊;;
可编程控制器;;
抗干扰;;高频感应电 源概述了高频感应的原理,详细论述了利用PLC技术对高频感应压力钎焊设备进行自动控制的控 制原理、硬件选型及软件设计,最后探讨了高频钎焊设备的抗干扰措施。实践证明,该系统具有性 能稳定、可靠和操作简单的特点。02)手动/自动开关(403)左边计时开关(404)左边 加热开关(405)左边上升到位行程开关(406)左边下降到位行程开关(407)左边旋转 到位行程开关(410)水压开关411液压开关412左急停按钮413右边上升按钮500右 边下降按钮501右边旋转按钮502右边计时开关504右边加热开关505右边上升到位行程 开关506右边下降到位行程开关507右旋转到位行程开关510右急停按钮513切换控制4 30左边上升控制431左边下降控制432加热控制433左边旋转控制434左边计时控制4 35左边保压控制436右边上升控制531右边下降控制532计数控制533右边旋转控制5 34右边计时控制535右边保压控制536故障输出34水压指示35蜂鸣器报警36表1高频 感应压力钎焊设备控制系统点数表本可编程控制系统已成功运行于高频感应压力钎焊设备上,具有 性能稳定、安全可靠和操作简便的特点。可编程控制器在高频感应压力钎焊设备中的应用@胡家安$南方冶金学院!江西赣州341000
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@刘飞飞$南方冶金学院!江西赣州341000钎焊;;可编程控制器;;抗干扰;;高频感应电 源概述了高频感应的原理,详细论述了利用PLC技术对高频感应压力钎焊设备进行自动控制的控 制原理、硬件选型及软件设计,最后探讨了高频钎焊设备的抗干扰措施。实践证明,该系统具有性能稳定、可靠和操作简单的特点。
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