摘 要：等離子噴焊工藝過程控制系統中采用lOGO！控制，有助于提高噴焊質量。介紹了等離子噴焊過程的控制要求LOGO！的軟件和硬件設計。實踐證明，該系統結構簡單，運行可靠，易于調整，便于推廣和應用。 關鍵詞：LOGO！；控制系統；等離子噴焊 LOGO！是SIEMENS公司的通用邏輯控制模塊。它內部集成有延時繼電器、脈沖繼電器、時鐘、RS繼電器、脈沖發生器、加\減計數器以及與、或、非等功能模塊，使用方便、可靠性高、抗干擾能力強，具有不同的輸入和輸出類型和可選的ASI接口，應用比較靈活。利用相應的編程軟件還可以在計算機上編程、調試和仿真，并能快速下載程序，適于規模生產。 LOGO！在小型的機械和裝置的控制中有著廣泛的應用。LOGO！提供的應用范圍從小型的自動化作業到集成有ASI總線接口總線系統的擴展應用，都有其用武之地，因此LOGO！雖小卻功能齊全。在等離子噴焊過程控制中的應用充分利用了LOGO！的各功能模塊，滿足了設計要求，實現了控制目的。 等離子噴焊是采用等離子弧作為高溫熱源，在金屬基體表面噴焊合金粉末的新工藝，是一種先進的表面強化技術。它不僅在工程修復方面，而且在新產品的表面強化方面得到了廣泛的應用。 在等離子噴焊設備中，要控制的對象較多，包括轉移弧整流電源，非轉移弧整流電源，高頻振蕩器，噴焊機床，送粉器，擺動機構，噴焊槍，水路和氣路等。目前，國內現有數百臺噴焊設備仍采用繼電器或二極管矩陣順序控制。這些設備的接插件多，控制電路結構復雜，存在故障率高，可靠性差和維修不方便等問題。并且，等離子噴焊工藝過程復雜，任何一個參數稍有變化都會影響噴焊層質量。針對上述問題而研制的控制系統，適用于軸類工件的柱面或端面自動噴焊。 一、噴焊過程控制要求 根據等離子噴焊工藝的要求，從送氣開始到焊完，每步動作必須按照一定的先后順序和時間間隔銜接起來，其動作時序如圖1所示。 [align=center] 圖1 等離子噴焊過程動作時序關系[/align] 噴焊開始t1時，按“啟動”按扭，立即送氬氣至焊槍和送粉器中。送氣3s后，t2時高頻引弧，非轉移弧引燃后高頻自動切除，同時焊槍擺動。t3時送粉器開始供粉。考慮到粉末由送粉器到焊槍有一段距離，故延時至t4時啟動轉移弧，轉移弧引燃后，非轉移弧可以保留也可以切除，此處選擇保留方式。t5時工件開始轉動或焊槍行走。工件延時1～2s轉動，預熱工件，保證起始部位的質量，噴焊原環面（如閥門密封面）時，工件轉動而焊槍不行走，僅靠焊槍擺動幅度來獲得一定的噴焊層寬度，噴焊圓柱面時，工件轉動，焊槍沿軸線方向左右擺動，同時沿軸線方向行走，行走范圍由左右行程開關限制。 到設定位置后，噴焊進入停止過程。首先，t6時送粉器停止供粉。然后，t7時轉移弧和非轉移弧開始衰減，t8時電弧熄滅，焊槍停止擺動和行走，工件停止轉動，滯后3～5s，停止送氣，以保護鎢極和收弧熔池，t9時整個噴焊過程結束。 二、控制系統的程序設計 1、地址的分配 選用的LOGO！型號24RCLB11，按照控制系統要求，需要10個輸入點和8個輸出點，而此型號LOGO！最多可提供12個輸入和8個輸出，因此可滿足需要。其I/O分配如圖2所示。 [align=center] 圖2 I/O端子分配[/align] 輸入接口以開關量（常開）輸入控制信號。輸出接口控制電磁閥和繼電器。“1層/2層”和“圓柱/圓環”接口接鈕子開關，當鈕子開關閉合時，分別選擇工作方式的后者。Q1～Q8實現的是送氣到工件轉動和焊槍行走的輸出控制開關，根據設計要求，利用LOGO！內部模塊對其進行控制。 2、設計思路和模塊的使用 LOGO！的編程規則，是從輸出到輸入來設計控制線路的。按照此規則，對噴焊過程中的各個輸出量以及輸入量之間的關系進行分析，將各種工作模式中的動作歸納成對各燈具的控制，繼而找出各輸出量和輸入量及中間狀態的對應關系，利用LOGO！實現控制。 在系統中，通過對接通延時模塊的運用，實現對各個輸出的時間以及時間間隔的控制；利用RS觸發器實現狀態鎖存；利用保持延時觸發器實現對輸出接通時間的控制；利用對稱時鐘、脈沖觸發器和計數器記數實現對轉移弧和非轉移弧衰減時間的標記。由于系統中要控制的量較多，故在編程的過程中采用了分塊編寫的方法，編寫完畢后再將各塊連接起來，實現總的控制要求。 當啟動后，氬氣立即送到焊槍和送粉器中，高頻引弧后斷開，但RS將狀態保存，使程序繼續下去。I6和I7相與；I8和I9相與，它們相或后再和I10相與，實現Q8范圍的控制，B20、B21和B24三者共用實現閃動次數的控制，以閃動動作作為Q4和Q5開始衰減時刻的標志。B25的輸出端與RS的R端相接，通過B28與I2相與實現對Q2的控制，當噴焊完成時使RS復位，Q2停止擺動。時間到達后，通過B27、B26與I1相與，使Q1斷開，整個噴焊過程完成。 3、利用計算機實現編程和仿真 在使用LOGO！時，較小的程序可以直接利用LOGO！上的小鍵盤和顯示器完成，在編制較為復雜的程序時，可以利用相應的編程軟件來編制程序，然后利用電纜下載到LOGO！中，還可直接在計算機上進行仿真。 由于系統的程序較長，直接在計算機上編寫程序，并驗證程序是否正確。程序如圖3所示。 [align=center] 圖3 系統設計程序[/align] 三、結束語 由于LOGO！使用方便、功能豐富、性能可靠、價格低廉，還可以縮短系統開發周期，降低產品成本。但由于要實現的功能較多，實現一項功能往往要幾個模塊的綜合使用。與PLC相比，其在小點數開關量控制中性能相同，但造價比PLC低很多。所以有較高的推廣價值。