1.一种摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置,所述摇动/旋转电弧焊接系统包括摇动/旋转电弧焊炬和PLC伺服控制装置(4),其中所述摇动/旋转电弧焊炬包括电弧运动机构(2)和导电杆机构(3),焊丝(5)从所述导电杆机构(3)中斜向伸出后产生焊接电弧(6),其特征是:所述PLC伺服控制装置(4)包括触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)、可编程逻辑控制器(11)、焊接时序控制电路(9)、电平转换电路(12)、伺服电机驱动器(13),以及第一串行编程接口(14)、第二串行编程接口(15)和第三串行编程接口(16);所述可编程逻辑控制器(11)分别与所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)、焊接时序控制电路(9)和伺服电机驱动器(13)相连接;所述电平转换电路(12)的一端与所述可编程逻辑控制器(11)相连接、另一端与所述伺服电机驱动器(13)相连接,所述伺服电机驱动器(13)与所述电弧运动机构(2)中的伺服电机(17)相连接;所述第一串行编程接口(14)与所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)相连接,所述第二串行编程接口(15)与所述可编程逻辑控制器(11)相连接,所述第三串行编程接口(16)与所述伺服电机驱动器(13)相连接;
摇动电弧焊接时,所述电平转换电路(12)包括集电极转差分电路(1201)和差分转集电极电路(1202),此时所述集电极转差分电路(1201)的输入端与所述可编程逻辑控制器(11)的P0接口相连接、输出端与所述伺服电机驱动器(13)的D0接口相连接,所述差分转集电极电路(1202)的输入端与所述伺服电机驱动器(13)的D1接口相连接、输出端与所述可编程逻辑控制器(11)的P1接口相连接;或者,旋转电弧焊接时,所述电平转换电路(12)包括集电极转差分电路(1201),此时所述集电极转差分电路(1201)的输入端与所述可编程逻辑控制器(11)的P0接口相连接、输出端与所述伺服电机驱动器(13)的D0接口相连接。
2.一种如权利要求1所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤1、选定电弧运动模式:在所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)触摸屏的主界面(101)中,按下用于摇动电弧模式选择的触摸按钮(18)、或按下用于旋转电弧模式选择的触摸按钮(19),来选定电弧运动模式,并将其模式设定存入所述可编程逻辑控制器(11);
步骤2、设定摇动/旋转电弧焊接参数:摇动电弧模式下,在所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)触摸屏的第一菜单界面(101a)中,通过用于摇动参数设置的触摸按钮(20)及其产生的第一子菜单界面,来设置电弧摇动参数,并将其设定值存入所述可编程逻辑控制器(11);或者,旋转电弧模式下,在所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)触摸屏的第二菜单界面(101b)中,通过用于旋转频率设置的触摸按钮(26)及其产生的第二子菜单界面,来设置电弧旋转频率,并将其设定值存入所述可编程逻辑控制器(11);在所述触摸屏中,按下用于试气的操作按钮、焊前调节焊接保护气流量,或还通过按下用于电机摇动测试或旋转测试的操作按钮、焊前测试电机运行状态;
步骤3、焊丝/电弧摇动中点自动定位:摇动电弧焊前,在所述触摸屏的第一菜单界面(101a)中,直接按下用于摇动中点自动定位的触摸按钮后,或在按下用于摇动中点定位的触摸按钮(23)后产生的第三子菜单界面中、按下用于摇动中点自动定位的触摸按钮后,可编程逻辑控制器(11)按照焊丝/电弧摇动中点自动定位方法,通过所述伺服电机驱动器(13)引导所述伺服电机(17)转动至事先设置的焊丝/电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置处,使从所述电弧运动机构(2)中斜向伸出的焊丝(5)自动指向焊接正前方或正后方,实现所述焊丝/电弧摇动中点的焊前自动定位;
步骤4、实现摇动/旋转电弧焊接:摇动电弧模式下,在所述触摸屏的第一菜单界面(101a)中,按下用于摇动电弧焊接启动的触摸按钮(24)后,可编程逻辑控制器(11)按照事先设定的摇动电弧焊接时序控制参数,通过所述焊接时序控制电路(9)引燃焊接电弧(6);
再按照上述所述步骤2所设定的电弧摇动参数,通过所述伺服电机驱动器(13)使所述伺服电机(17)转动,带动从所述焊炬的导电杆机构(3)中斜向伸出焊丝(5)端部的电弧(6)、围绕焊炬中心线(37)作一定半径的往复式圆弧形摇动(7),并通过焊丝/电弧摇动频率检测方法、实时检测并显示焊丝/电弧的摇动频率,实现摇动电弧焊接;在第一菜单界面(101a)中,按下用于摇动电弧焊接停止的触摸按钮(25)后,停止摇动电弧焊接;
或者,旋转电弧模式下,在所述触摸屏的第二菜单界面(101b)中,按下用于旋转电弧焊接启动的触摸按钮(29)后,可编程逻辑控制器(11)按照事先设定的旋转电弧焊接时序控制参数,通过所述焊接时序控制电路(9)引燃焊接电弧(6);再按照上述所述步骤2所设定的电弧旋转频率,通过所述伺服电机驱动器(13)使所述伺服电机(17)单向旋转,带动从所述焊炬的导电杆机构(3)中斜向伸出焊丝(5)端部的电弧(6)、围绕焊炬中心线(37)作一定半径的单向旋转运动(8),并通过焊丝/电弧旋转频率检测方法、实时检测并显示焊丝/电弧的旋转频率,实现旋转电弧焊接;在第二菜单界面(101b)中,按下用于旋转电弧焊接停止的触摸按钮(30)后,停止旋转电弧焊接。
3.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤2中,所述焊前测试电机运行状态的具体方法和步骤是:
在第一菜单界面(101a)中,直接按下用于电机摇动测试的触摸按钮后,或在按下用于摇动参数设置的触摸按钮(20)后产生的第一子菜单中、按下用于电机摇动测试的触摸按钮后,或在按下用于试气/电机摇动测试的触摸按钮(21)后生成的第四子菜单中、按下用于电机摇动测试的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)按照所设定的电弧摇动参数,通过所述伺服电机驱动器(13)使所述伺服电机(17)作往复式摇动,并通过上述步骤4中所述的焊丝/电弧摇动频率检测方法、实时检测并显示电机摇动频率,实现对电机摇动的焊前测试;
或者,在第二菜单界面(101b)中,直接按下用于电机旋转测试的触摸按钮后,或在按下用于旋转频率设置的触摸按钮(26)后生成的第二子菜单界面中、按下用于电机旋转测试的触摸按钮后,或在按下用于试气/电机旋转测试的触摸按钮(27)后生成的第五子菜单中、按下用于电机旋转测试的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)按照所设定的电弧旋转频率,通过所述伺服电机驱动器(13)使所述伺服电机(17)作单向旋转,并通过上述步骤4中所述的焊丝/电弧旋转频率检测方法、实时检测并显示电机旋转频率,实现对电机旋转的焊前测试。
4.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤2中,所述焊前调节焊接保护气流量的具体方法和步骤是:
在第一菜单界面(101a)中,直接按下用于试气的触摸按钮后,或在按下用于试气/电机摇动测试的触摸按钮(21)后生成的第四子菜单中、按下用于试气的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)通过所述焊接时序控制电路(9)打开气阀,然后手动调节焊接保护气流量至所需值,从而实现摇动电弧焊接保护气流量的焊前调节;
或者,在第二菜单界面(101b)中,直接按下用于试气的触摸按钮后,或在按下用于试气/电机旋转测试的触摸按钮(27)后生成的第五子菜单中、按下用于试气的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)通过所述焊接时序控制电路(9)打开气阀,然后手动调节焊接保护气流量至所需值,从而实现旋转电弧焊接保护气流量的焊前调节。
5.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:用于摇动电弧焊时,所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)触摸屏的操作界面仅包括第一菜单界面(101a)及其子菜单界面;或者,用于旋转电弧焊时,所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10)触摸屏的操作界面仅包括第二菜单界面(101b)及其子菜单界面。
6.根据权利要求2至5任一所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:在第一菜单界面(101a)及其子菜单中,完成相应操作后,使用于相应操作的触摸按钮变色、或使用于相应操作的触摸按钮旁的虚拟指示灯变色,以提示完成了相应的操作;或者,在第二菜单界面(101b)及其子菜单中,完成相应操作后,使用于相应操作的触摸按钮变色、或使用于相应操作的触摸按钮旁的虚拟指示灯变色,以提示完成了相应的操作。
7.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤3中,所述焊丝/电弧摇动中点C的事先设置方法,包括如下两种:
第一种方法:在焊炬初次调试时、或在更换导电杆机构(3)后,在所述触摸屏中按下用于点动控制的触摸按钮,让所述伺服电机(17)慢速转动,使从所述电弧运动机构(2)中斜向伸出的焊丝(5)指向焊接正前方或正后方;然后,通过与第三串行编程接口(16)一端相连接的外部计算机,并在该外部计算机端使用所述伺服电机驱动器(13)的伺服驱动软件,在所述伺服电机驱动器(13)中,将此时伺服电机(17)的转动角位置设定为焊丝/电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置,从而实现对焊丝/电弧摇动中点C的事先设置;
第二种方法:在焊炬初次调试时、或在更换导电杆机构(3)后,在所述触摸屏中按下用于点动控制的触摸按钮,让所述伺服电机(17)慢速转动,使从所述电弧运动机构(2)中斜向伸出的焊丝(5)指向焊接正前方或正后方;然后,在所述触摸屏的第一菜单界面(101a)中,直接按下用于摇动中点设置的触摸按钮后,或在按下用于摇动中点定位的触摸按钮(23)后生成的第三子菜单中、按下用于摇动中点设置的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)通过其输出端C2发出用于摇动中点设置的启动信号;最后,所述伺服电机驱动器(13)通过其输入端ZST接受该启动信号后,读取此时所述伺服电机(17)的转动角位置值,并将该转动角位置值设定为焊丝/电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置,从而实现对焊丝/电弧摇动中点的事先设置。
8.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤3中,所述焊丝/电弧摇动中点自动定位方法,包括如下步骤:
1)在所述触摸屏中,直接按下用于摇动中点自动定位的触摸按钮后,或在按下用于摇动中点定位的触摸按钮(23)后产生的第三子菜单界面中、按下用于摇动中点自动定位的触摸按钮后,所述可编程逻辑控制器(11)通过其输出端C2或还包括C3、发出用于摇动中点自动定位的启动脉冲信号(31);
2)所述伺服电机驱动器(13)通过其输入端ZST或还包括ZLS、接受该启动脉冲信号(31)后,启动事先通过第三串行编程接口(16)写入所述伺服电机驱动器(13)的摇动中点自动定位程序,慢速转动所述电弧运动机构(2)中的伺服电机(17);
3)根据所述伺服电机(17)中的编码器(1702)输出的电机转动角位置编码信号,所述伺服电机驱动器(13)实时检测电机转角,引导所述伺服电机(17)转动至事先设定的焊丝/电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置处时,使从所述电弧运动机构(2)中斜向伸出的焊丝(5)自动指向焊接正前方或正后方,从而实现焊丝/电弧摇动中点的焊前自动定位。
9.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤4中,所述焊丝/电弧摇动频率检测方法,包括如下两种:
第一种方法:当伺服电机(17)通过所述焊炬的导电杆机构(3)带动焊丝(5)或电弧(6)摇动至左极限位置L1或右极限位置R1时,伺服电机驱动器(13)通过其输出端PN发出一个焊丝/电弧摇动定位完成标志位脉冲信号(36),可编程逻辑控制器(11)通过其输入端C0接收所述摇动定位完成标志位脉冲信号(36)后,通过计算连续三个该定位完成标志位脉冲信号(36)之间的时间间隔T1,实现对焊丝/电弧摇动频率f1的实时检测,其中f1=1/T1;然后,发送给所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10),并在所述触摸屏的第一菜单界面(101a)中的摇动频率显示窗口(22)中,实时显示摇动频率值;
第二种方法:在焊丝(5)/电弧(6)围绕焊炬中心线(37)作圆弧形摇动(7)过程中,伺服电机驱动器(13)根据所述伺服电机(17)内置编码器(1702)输出的电机转动角位置编码信号、实时检测电机转动角位置,当所述伺服电机(17)每次经过所述摇动中点C所对应的电机转动中点位置时、伺服电机驱动器(13)就可通过其输出端OCEM发出一个焊丝/电弧摇动中点标志位脉冲信号(38),可编程逻辑控制器(11)通过其输入端C1接收所述摇动中点标志位脉冲信号(38)后,通过计算连续三个该摇动中点标志位脉冲信号(38)之间的时间间隔T1,实现对焊丝/电弧摇动频率f1的实时检测,其中f1=1/T1;然后,发送给所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10),并在所述触摸屏的第一菜单界面(101a)中的摇动频率显示窗口(22)中,实时显示摇动频率值。
10.根据权利要求2所述的摇动/旋转电弧焊接系统的PLC伺服控制装置的控制方法,其特征是:步骤4中,所述焊丝/电弧旋转频率检测方法,包括如下步骤:
在焊丝(5)/电弧(6)围绕焊炬中心线(37)作单向旋转运动(8)过程中,伺服电机驱动器(13)根据伺服电机(17)内置编码器(1702)输出的电机转动角位置编码信号,实时检测电机转动角位置;当焊丝(5)/电弧(6)每旋转一周,伺服电机驱动器(13)就可通过其输出端OCEM发出一个标志位脉冲电信号;可编程逻辑控制器(11)通过其输入端C1接收该标志位脉冲电信号后,通过计算连续两个该标志位脉冲电信号之间的时间间隔T2,实现对焊丝/电弧旋转频率f2的实时检测,其中f2=1/T2;然后,发送给所述触摸式摇动/旋转电弧焊接参数设置及显示器(10),并在所述触摸屏的第二菜单界面(101b)中的旋转频率显示窗口(28)中,实时显示旋转频率值。