全位置自动管焊机的研制

摘要

全位置自动焊在长集输管线的焊接中扮演着越来越重要的角色。针对这一现状，本文研制出了一种以工控机为基础，PMAC运动控制器为运动控制核心的全位置自动管焊机，完成了机械结构和控制系统的设计，并对焊机的运动过程进行了仿真。机械结构包括焊接轨道和焊接小车，焊接小车由行走机构、摆动机构和提升机构组成，机械结构的设计充分体现了控制方式的完美以及机电相互间的协调匹配。控制系统的设计包括硬件结构的设计和系统软件的编写，硬件结构由工业控制机、PMAC运动控制器、PWM功率放大器以及AMPC-9100型数据采集卡等组成。软件平台采用Visual c++编制，制作了友好的人机界面，焊接参数数据库，焊接全程自控程序(PMAC语言)。此外，电流电压的PID调节有效地控制了熔滴的过度和线能量的输入。试验表明：该控制系统运行稳定，控制精度高。由于同时具备了三方向的协调运动，因此可以完成大口径厚壁管道的连续多层焊，自动化程度高，极大地提高了管道焊接的效率和焊接质量，满足了现代管焊发展的需要，有很高的工程应用价值。同时，该装置通过与不同弧焊电源的匹配，可应用于不同的焊接方法，可移植性好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题的意义

1.2焊接自动化的发展概况及动向

1.3全位置管焊的发展概况

1.4本论文研究的主要内容

第2章焊机的机械结构及工作原理

2.1机械传动部件功能分析

2.2机械结构设计

2.3零部件设计

2.3.1导轨

2.3.2横向摆动机构

2.3.3提升机构

2.3.4行走机构

2.3.5送丝机构

2.4本章小结

第3章硬件结构设计及电器元件选择

3.1控制系统硬件结构及设计原理

3.2 PCC-100工业控制计算机

3.3 PMAC可编程多轴控制器

3.3.1 PMAC综述

3.3.2 PMAC-LITE的结构

3.3.3 PMAC伺服环

3.3.4 PMAC与外部的连接

3.4增量式光电编码器

3.4.1增量式光电编码器的结构及原理

3.4.2增量式光电编码器的应用

3.5 PWM功率放大器

3.6 AMPC-9100数据采集卡

3.7本章小结

第4章控制系统接口电路设计

4.1各器件之间的接口电路设计

4.2 PMAC、ACC-8D、PWM功放以及伺服电机的连接

4.3 ACC-8D与光电编码器的连接

4.4 AMPC-9100与弧焊电源输入输出信号的连接

4.5本章小结

第5章软件系统的设计与开发

5.1控制系统软件结构设计

5.2软件环境简介

5.3操作平台功能模块设计

5.3.1对话框编程

5.3.2用户操作平台简介

5.3.3电流电压实时反馈程序设计

5.3.4焊接数据库

5.4 PMAC运动程序模块设计

5.4.1程序设计要求

5.4.2 PMAC软件系统简介

5.4.3运动程序设计

5.5 Visual C++控制程序和运动程序的通信

5.6本章小结

第6章设备调试及试验

6.1焊接工艺实验

6.1.1焊接工艺参数的选取对焊接质量的影响

6.1.2程序调试与试验

第7章结论

参考文献

附录

致谢

个人简历及在校期间的研究成果