Автоматизация сварочных процессов

1. Словесное описание работы установки.

 

На  сварочной установке производится сварка двух листов в нахлестку, которые  подаются по конвейеру в собранном  виде. Манипулятор забирает детали с конвейера, и после сварки отправляет на последующие операции. Сварка дуговая в защитном газе.

Работа  установки состоит в следующем. В исходном положении манипулятор  находится у конвейера. Происходит зажим детали и поворот на 90 градусов. После чего производится выдвижение захвата к месту сварки. Деталь разжимается и захват вдвигается. Начинается движение детали, одновременно осуществляется сварка деталей. После окончания сварки деталь возвращается в исходное положение. Механизм захвата выдвигается зажимает деталь и вдвигается. Происходит поворот на 90 градусов, выдвижение захвата и разжатие детали. Деталь сталкивается со стола на конвейер. Манипулятор возвращается в исходное положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание условных графических обозначений

 

На чертежах приняты следующие графические  обозначения:

КнП – кнопка «Пуск»;

ПЦ – память цикла;

ЗАЖ – зажатие деталей в захвате;

П90 – поворот манипулятора на 90 градусов по часовой стрелке;

ВЫДВ – выдвижение захвата;

РАЗЖ – разжатие захвата;

ДВ –движение стола и сварка;

ОБРДВ – возврат стола;

ВДВ – вдвижение захвата;

П180 – поворот манипулятора на 180 градусов по часовой стрелки;

ТОЛК – сталкивание изделие со стола на конвейер;

ВОЗВР – возвращение толкателя;

ПОБР – поворот на 180 градусов против часовой стрелки;

СПЦ – сброс памяти цикла.

Для контроля движений манипулятора и сварочной установки установлены следующие бесконтактные концевые выключатели:

Кразж – контроль разжатия деталей в захвате;

Кзаж – контроль зажатия деталей в захвате;

Кисх – контроль исходного положения манипулятора;

К₉₀ – контроль поворота манипулятора к сварочной машине;

Квдв – контроль вдвижения захвата манипулятора;

Квыдв – контроль выдвижения захвата манипулятора;

Ккдв – контроль конца движения сварочного стола;

Кнач – контроль начального положения сварочного стола;

Кт – контроль конечного положения толкателя;

Ктисх – контроль за конечного положения толкателя;

К₁₈₀ - контроль поворота ко второму конвейеру.

3. Описание  работы циклограммы

 

           1.  Для включения манипулятора применяем, подаваемый нажатием кнопки «ПУСК». При нажатии подается сигнал на включение промежуточного сигнала ПАМЯТЬ ЦИКЛА (ПЦ). Сигнал ПЦ после установки служит входным сигналом  на включение механизмов манипулятора, в частности этот является прямым сигналом на включение механизма ЗАЖАТИЕ (ЗАЖ).

2. В исходном положении манипулятора захват разжат, и концевой выключатель Кразж выдает сигнал. Команда на зажим детали включает электромагнит У1 пневмораспределителя механизма захвата. С перемещением поршня пневмоцилиндра из одного крайнего положения в другое сначала перестает действовать сигнал выключателя Кразж, а затем уже в конце хода поршня начинает действовать сигнал с концевого выключателя Кзаж – это означает, что детали зажаты в захвате. Контролирующий сигнал Кзаж используем для включения механизма поворота к сварочной машине (П90).

3.  Манипулятор находится в исходном положении и поэтому концевой выключатель Кисх выдает сигнал. После включения команды П90 отключается сигнал Кисх, а затем, совершив поворот на 90 градусов, срабатывает концевой выключатель К₉₀. Последний отключает командный сигнал П90, т.к. электродвигатель привода не должен оставаться под напряжением. Также контролирующий сигнал К₉₀ используем для включения механизма выдвижения (ВЫДВ).

4.  В начальном положении захват находится  во вдвинутом положении и концевой выключатель Квдв выдает сигнал. После включения команды ВЫДВ отключается сигнал Квдв и по окончании выдвижения включается концевой выключатель Квыдв. – захват выдвинут. Последний отключает сигнал ВЫДВ и одновременно является сигналом для разжатия захвата (РАЗЖ).

5. В данном положении манипулятора захват зажат, и концевой выключатель Кзаж выдает сигнал. Команда на зажим детали включает электромагнит У2 пневмораспределителя механизма разжима. С перемещением поршня пневмоцилиндра из одного крайнего положения в другое сначала перестает действовать сигнал выключателя Кзаж, а затем уже в конце хода поршня начинает действовать сигнал с концевого выключателя Кразж – это означает, что детали разжаты в захвате. Контролирующий сигнал Кразж используем для включения механизма вдвижения захвата (ВДВ).

6.  В начальном положении захват находится  в выдвинутом положении и концевой выключатель Квыдв выдает сигнал. После включения команды ВДВ отключается сигнал Квыдв и по окончании вдвижения включается концевой выключатель Квдв. – захват вдвинут. Последний отключает сигнал ВДВ и одновременно является сигналом для включения перемещения сварочного стола и начала сварки (ДВ).

7.  В начальном положении сварочный стол находится в начальном положении и поэтому концевой выключатель Кнач выдает сигнал. После включения команды ДВ отключается сигнал Кнач и после того как закончится процесс сварки, срабатывает концевой выключатель Ккдв. Последний отключает командный сигнал ДВ и включает сигнал возвращения сварочного стола в исходное положение (ОБРДВ).

8. В этом положении стол находится в конечном положении и действует сигнал Ккдв. После включения команды ОБРДВ отключается сигнал Ккдв и после возвращения стола в исходное положение включается сигнал Кнач, который, в свою очередь, включает команду (ВЫДВ).

9.  В начальном положении захват находится  во вдвинутом положении и концевой выключатель Квдв выдает сигнал. После включения команды ВЫДВ отключается сигнал Квдв и по окончании выдвижения включается концевой выключатель Квыдв. – захват выдвинут. Последний отключает сигнал ВЫДВ и одновременно является сигналом для зажатия захвата (ЗАЖ).

10. В исходном положении манипулятора захват разжат, и концевой выключатель Кразж выдает сигнал. Команда на зажим детали включает электромагнит У1 пневмораспределителя механизма захвата. С перемещением поршня пневмоцилиндра из одного крайнего положения в другое сначала перестает действовать сигнал выключателя Кразж, а затем уже в конце хода поршня начинает действовать сигнал с концевого выключателя Кзаж – это означает, что детали зажаты в захвате. Контролирующий сигнал Кзаж используем для включения механизма вдвижения захвата (ВДВ).

11.  В начальном положении захват находится  в выдвинутом положении и концевой выключатель Квыдв выдает сигнал. После включения команды ВДВ отключается сигнал Квыдв и по окончании вдвижения включается концевой выключатель Квдв. – захват вдвинут. Последний отключает сигнал ВДВ и одновременно является сигналом для включения механизма поворота к конвейеру (П180).

12.  После включения команды П180 отключается сигнал К₉₀, а затем, совершив поворот на 90 градусов, срабатывает концевой выключатель К₁₈₀. Последний отключает командный сигнал П180, т.к. электродвигатель привода не должен оставаться под напряжением. Также контролирующий сигнал К₁₈₀ используем для включения механизма выдвижения (ВЫДВ).

13.  В начальном положении захват находится  во вдвинутом положении и концевой выключатель Квдв выдает сигнал. После включения команды ВЫДВ отключается сигнал Квдв и по окончании выдвижения включается концевой выключатель Квыдв. – захват выдвинут. Последний отключает сигнал ВЫДВ и одновременно является сигналом для разжатия захвата (РАЗЖ).

14. В данном положении манипулятора захват зажат, и концевой выключатель Кзаж выдает сигнал. Команда на зажим детали включает электромагнит У2 пневмораспределителя механизма разжима. С перемещением поршня пневмоцилиндра из одного крайнего положения в другое сначала перестает действовать сигнал выключателя Кзаж, а затем уже в конце хода поршня начинает действовать сигнал с концевого выключателя Кразж – это означает, что детали разжаты в захвате. Контролирующий сигнал Кразж используем для включения механизма вдвижения захвата (ВДВ).

15.  В начальном положении захват находится  в выдвинутом положении и концевой выключатель Квыдв выдает сигнал. После включения команды ВДВ отключается сигнал Квыдв и по окончании вдвижения включается концевой выключатель Квдв. – захват вдвинут. Последний отключает сигнал ВДВ и одновременно является сигналом для включения команды сталкивания изделия со сварочного стола на конвейер (ТОЛК).

16.  После включения команды  ТОЛК отключается сигнал Ктисх и, после сталкивания изделия со сварочного стола на конвейер, включается сигнал с  концевого выключателя Кт, который отключает команду ТОЛК и включает команду поворота манипулятора в исходное положение (ПОБР).

17.  После включения команды ПОБР отключается сигнал К₁₈₀, а затем, совершив поворот на 180 градусов, срабатывает концевой выключатель Кисх. Последний отключает командный сигнал ПОБР, т.к. электродвигатель привода не должен оставаться под напряжением. Также контролирующий сигнал Кисх используем для включения команды сброса памяти цикла.

18. Команда СПЦ является выключающим кратковременным сигналом для промежуточного сигнала ПЦ. Задний фронт импульса СПЦ формируется автоматическим отключением сигнала ПЦ. Цикл завершен, манипулятор отключается. Для повторения цикла необходимо вновь нажать кнопку «ПУСК».

 

 

 

 

 

4.  Анализ циклограммы и введение  дополнительных

промежуточных сигналов

 

Проанализируем циклограмму и опишем выходные сигналы уравнениями алгебры логики. При невозможности описания введем промежуточные сигналы.

Полученные  уравнения будем дополнять сигналами, повышающими невосприимчивость  схемы к действию внутренних и  случайных внешних воздействий.

1. Сигнал ПЦ. Сигнал ПЦ не описывается однозначно уравнением алгебры логики, т. к. время действия кнопки КнП неопределенно. Применяем элемент памяти в виде RS-триггера. Сигнал установки памяти S=КнП*Кразж*Кисх*Квдв*Кнач*Ктисх. Сигнал сброса памяти R= СПЦ*П4.
2. Сигнал ЗАЖ. Сигнал ЗАЖ включается несколько раз во время действия цикла. Первый раз его включает сигнал ПЦ и выключает сигнал Кзаж. Таким образом сигнал ЗАЖ можно описать уравнением ЗАЖ=ПЦ* Кзаж. Второй раз когда срабатывает команда ЗАЖ её включает сигнал Квыдв и выключает сигнал Кзаж, получаем уравнение ЗАЖ= Квыдв* Кзаж. Объединив эти 2 уравнения получаем:  ЗАЖ= (Квыдв+ПЦ)* Кзаж. Однако описание командного сигнала ЗАЖ данным уравнением неадекватно, т. к. данная команда может сработать не в тот момент. Для этого вводим дополнительный сигнал памяти П3 который будет включаться командой Кзаж и выключаться в первом случае Квыдв а во втором сигналом СПЦ. Таким образом получаем уравнение ЗАЖ= (Квыдв+ПЦ)* Кзаж*П3.
3. Сигнал П90. Он включается сигналом  Кзаж , выключается К₉₀ . получили уравнение П90=Кзаж* К₉₀ , но оно не одекватно описывает данную команду. Вводим в уравнение дополнительный сигнал К₁₈₀ и получаем новое уравнение П90=Кзаж* (К₉₀ + К₁₈₀)*ПЦ.
4. Сигнал ВЫДВ. Сигнал ВЫДВ включается на протяжении цикла 3 раза, 3-мя разными командами: К₉₀ , Кнач и К₁₈₀ , выключается одной командой Квыдв. Получили уравнение: ВЫДВ=(К₉₀ +Кнач +К₁₈₀)*Квыдв*ПЦ, но это уравнение не описывает данную команду в полной мере, для этого вводим дополнительный сигнал П4, который включается сигналом Квыдв и выключается Кнач в первом случае, К₁₈₀ во 2-ом и ПЦ в 3-ем. Окончательное уравнение имеет вид: ВЫДВ=(К₉₀ +Кнач +К₁₈₀)*Квыдв*ПЦ*П4.
5. Сигнал РАЗЖ. Он включается 2 раза на протяжении цикла, когда заготовка ставится на сварочный стол и когда изделии ставится на стол для последующей транспортировки. Команда включается сигналом Квыдв и выключается сигналом Кразж. Для описания этой команды вводим дополнительный сигнал П5, который включается Кразж и выключается Квыдв. Таким образом получаем уравнение: РАЗЖ= Квыдв * ПЦ *( Кразж +П5)
6. Сигнал ДВ. Включается промежуточным сигналом П1 и выключается сигналом Ккдв. Для описания этой команды вводим дополнительный сигнал П6, который включается сигналом КнП, а выключается сигналом Ккдв и получаем уравнение ДВ= П1*Ккдв*П6.
7. Сигнал ОБРДВ. Включается сигналом Ккдв и выключается Кнач, получаем уравнение ОБРДВ= Ккдв * Кнач*ПЦ.
8. Сигнал ВДВ. Этот сигнал включается 3 раза. В первом и последнем случае включается сигналом Кразж ,а во втором сигналом Кзаж. Выключается сигналом Квдв. Для описания данной команды вводим дополнительный сигнал П7. Получаем уравнение ВДВ=( Кразж + Кзаж)* П7* Квдв *ПЦ.
9. Сигнал П180. Данная команда включается дополнительным сигналом П2 и выключается сигналом К₁₈₀. П2 включается сигналом Квдв и им же выключается. Получаем уравнение: П180=П2*ПЦ* К_180.
10. Сигнал ТОЛК. Данный сигнал срабатывает когда включается сигнал П1 и выключается от сигнала Кт. Получаем уравнение: ТОЛК=П1* Кт *П8*ПЦ.
11. Сигнал ВОЗВР. Включается от сигнала Кт и выключается от Ктисх. Получается уравнение: ВОЗВР= Кт*Ктисх*ПЦ.
12. Сигнал ПОБР. Включается от сигнала Кт и выключается сигналом  Ктисх. Для описания данной команды вводим дополнительный сигнал П9, включающийся от кнопки КнП и отключающийся от сигнала Ктисх. Таким образом получаем уравнение: ПОБР= Кт * Ктисх *П9*ПЦ. 
13. Сигнал СПЦ. Сигнал сброса памяти цикла срабатывает от сигнала Кисх и выключается когда перестает действовать память цикла. Для того чтобы СПЦ не сработала в начале цикла для описания вводим сигнал П4, в итоге имеем: СПЦ= Кисх *П4*ПЦ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Составление  уравнений алгебры логики и  их преобразование.

 

Для релейно-контактных схем базовыми элементами являются И, ИЛИ, НЕ. Необходимости преобразования имеющихся уравнений алгебры  логики нет. Для элементов памяти преобразование необходимо. Память устанавливается прямым сигналом, а сбрасывается инверсным. Тогда для команды ПЦ:

S=КнП*Кразж*Кисх*Квдв*Ктисх*Кнач

R=СПЦ*П4.

Результаты  выполненных преобразований для  дополнительных сигналов сведем в табл. 1.

 

Таблица 1

 

 Выполненные  преобразования для дополнительных  сигналов

 

№	Сигнал	Сигнал учтанова S	Сигнал сброса R
1	ПАМЯТЬ П1	Квдв	Квдв+ПЦ
2	ПАМЯТЬ П2	Квдв	Квыдв
3	ПАМЯТЬ П3	Кзаж	Квыдв
4	ПАМЯТЬ П4	Квыдв	Кнач+ К180 +ПЦ
5	ПАМЯТЬ П5	Кразж	Квыдв
6	ПАМЯТЬ П6	КнП	Ккдв
7	ПАМЯТЬ П7	Квдв	Кразж+П5
8	ПАМЯТЬ П8	Квдв	Кт
9	ПАМЯТЬ П9	КнП	Ктисх

 

 

 

 

 

Приведение  уравнений к виду элементной базы И-НЕ.

Для приведения уравнений к элементной базе И-НЕ логические операции сложения должны быть представлены логическими операциями умножения.

Элементы памяти в виде RS-триггера управляются инверсными сигналами.

Так для ПЦ: S=КнП*Кразж*Кисх*Квдв*Ктисх*Кнач         

R=СПЦ*П4.

Результаты  выполненных преобразований для  дополнительных сигналов сведем в табл. 2.

Таблица 2

 

Выполненные преобразования для дополнительных сигналов

 

№	Сигнал	Сигнал учтанова S	Сигнал сброса R
1	ПАМЯТЬ П1	Квдв	Квдв+ПЦ
2	ПАМЯТЬ П2	Квдв	Квыдв
3	ПАМЯТЬ П3	Кзаж	Квыдв
4	ПАМЯТЬ П4	Квыдв	Кнач+ К180 +ПЦ
5	ПАМЯТЬ П5	Кразж	Квыдв
6	ПАМЯТЬ П6	КнП	Ккдв
7	ПАМЯТЬ П7	Квдв	Кразж+П5
8	ПАМЯТЬ П8	Квдв	Кт
9	ПАМЯТЬ П9	КнП	Ктисх