針對龍門焊機對控制系統提出的嚴格工藝要求，本文利用這一轉差互補原理，巧妙的解決了軌道電機同步驅動的技術難題。
龍門焊機是焊接大型鋼構件的關鍵設備。為適應焊接不同規格的鋼板，保證高質量的焊接工藝，提高焊接效率，對電氣傳動控制系統既要求有快速的動態響應又要求具備高精度的穩態定位性能。對于傳統的大型龍門焊接系統，門架主傳動一般采用兩個獨立的速度閉環控制系統對兩側軌道電機同步驅動，控制相對復雜，難以完全保證良好的同步；此外，采用復雜的機械傳動方式驅動焊槍進給與定位，由于機械耦合的連接方式導致其結構復雜，對裝配精度要求高，改變焊接工藝需調整機械零件參數，還存在機械磨損和噪音大等缺點，嚴重制約了產品質量和生產效率的進一步提高。
針對龍門焊機對控制系統提出的嚴格工藝要求，本文采用2軸數控系統構成高精度的焊槍位置控制；利用籠型異步電動機的轉差特性，采用一臺變頻調速器，以恒定磁通的v/f開環控制模式同時驅動兩臺軌道電機運動。在v/f開環控制模式下，當兩臺電機承擔的負載不同時轉差亦不相同，負載重的電機轉速較低、負載輕的電機轉速較高；本文利用這一轉差互補原理，巧妙的解決了軌道電機同步驅動的技術難題。
焊接工藝及系統構成
·焊接工藝
為保持門架受力平衡和運行平穩，門架左右立柱分別安裝一臺導軌驅動式交流交流異步電機，要求兩臺電機運行速度必須嚴格保持同步，同時達到d=100的調速范圍或滿足0.1m/min的穩定焊接速度、10m/min的返程速度；其次，為滿足快速、穩定、準確的焊接工藝要求，采用伺服電機、plc、觸摸屏與數字通信技術相結合，構成高精度的焊接位置數控系統（cnc），使焊槍能夠準確定位在龍門架運動范圍的任何一點，要求伺服進給系統的定位精度為0.1mm，***大進給速度為25m/min。
·焊接系統的構成
龍門焊機系統結構如圖1所示, 焊機總體結構分為電氣傳動及控制系統、門架機械機構和焊接系統三個部分。其中電氣傳動包括焊槍2維定位進給系統和軌道主傳動控制，控制系統由人機界面、plc、伺服電機和交流變頻調速系統構成；門架機械機構包括龍門架、x－y軸高精度滾珠絲杠與活套機構；焊接系統采用lincon埋弧焊電源及焊槍。
圖1 系統結構圖
本文重點介紹電氣傳動控制系統，針對焊接工藝技術要求，根據籠型異步電動機在磁通恒定的v/f模式下開環運行時的轉差特性，采取一拖二的方式，利用一臺電壓源型變頻器開環控制兩臺軌道異步電機（m1、m2），實現兩臺軌道電機的嚴格同步運行；焊槍2維定位進給系統采用兩臺高精度交流伺服電機(sm1、sm2) ，通過修正伺服放大器內部參數，來實現焊槍在龍門架運動范圍內精確定位控制，去除以往復雜的機械耦合連接結構，使新型控制系統結構簡單、運行穩定可靠。
系統分析與參數計算
兩臺軌道異步電機通過同一臺變頻器進行開環控制，去除了以往的復雜閉環控制結構，根據籠型異步電動機在v/f模式下開環運行時的轉差特性，當兩臺軌道電機工作在同一頻率下，系統在負載不同時可利用轉差率的變化自動調節轉速，使得負載重的電機轉速由低變高、負載輕的電機轉速由高變低，直到實現兩臺軌道電機的嚴格同步運行為止。通過變頻器參數設定，可使軌道電機運行速度從0.1～10m/min連續可調、調速范圍為d=100，外接標準能耗制動電阻后、50hz對應的加減速時間為0.5s，可以滿足軌道主傳動的快速性要求。變頻器接收來自plc的控制信號，對軌道電機的正反轉（穩速焊接與高速返回）進行控制，并輸出故障信號給plc控制器，完善保護功能，以使用戶及時進行故障處理。
焊槍2軸定位進給系統采用兩臺高精度交流伺服電機驅動，在位置控制模式下，利用簡單的開環控制結構，通過調整伺服放大器內部參數α來控制電機的轉速。伺服放大器對編碼器的可識別精度高達131072(p/rev)，設伺服電機減速比為i，則電機旋轉速度n與驅動脈沖頻率f的關系式為：
（1）
運行速度v與電機每轉一圈焊頭移動量d的關系式為：
（2）
由公式（1）和（2）可得：
（3）
根據系統技術要求，當伺服電機減速比i為20:1，電機每轉一圈的移動量d=200mm，輸入脈沖頻率f設定為10khz時，取β＝100，則
α＝131v （4）
由式(4)可知，當根據生產工藝技術要求，需要變更焊槍橫向或縱向進給速度v時，只要通過(4)式來修正伺服放大器內部參數α即可，而無需更換系統的機械耦合裝置，以此實現控制系統的柔性調整，并使系統控制精度顯著提高。利用圓弧差補原理，根據用戶輸入的工程數據，經過plc內部高速運算處理，得出下一步進給方向與新偏差，精確實現復雜二維平面幾何圖形的焊接。
系統設計
·系統硬件設計
新型系統的電氣傳動控制系統基于cnc系統的數字控制技術，以可編程控制器(plc)為控制核心，交流伺服電機(acsm)和變頻電機為執行元件。以高速數字旋轉脈沖編碼器(pg)作為生產線速度檢測單元，f940got觸摸屏作為人機界面，通過fx1n-485-db通訊擴展模塊實現系統的信息交流。焊接電氣傳動控制系統組成如圖2所示。
圖2 電氣傳動控制系統框圖
plc以其處理速度快、邏輯控制能力強、現場適應性好等優點，已成為替代傳統繼電接觸器控制線路的升級換代產品，在工業現場控制中被廣泛使用。本文采用fx1n-60mt型plc作為核心控制器，直流輸入36點，晶體管輸出24點，與人機界面通過通信的方式建立連接，輸入系統的運行參數，通過內部邏輯運算，輸出邏輯控制量，對運行電機的控制器進行數字控制。其除了具有一般邏輯和計算功能外，還具有高速脈沖串(***高100khz)輸出口(y0、y1)、ramp電機變頻軟起動／軟制動及高速實時中斷響應等特殊處理功能[1]，可非常方便地對伺服電機進行位置控制或速度控制。
軌道電機采用兩臺同一型號1.5kw變頻調速電機，根據一拖二的容量要求，所采用的變頻器容量必須大于兩臺變頻電機的容量之和，因此在這里使用容量為4.0kw的交流變頻調速器。
焊槍2維定位進給控制軸由兩臺高精度交流伺服電機驅動，本文采用faldic－w系列的交流伺服電機，額定轉速3000r/min,額定功率400w，該電機自帶17位即131072(p/rev)的高分辨率編碼器。伺服電機通過變速比為1:20的減速齒輪驅動焊槍2維定位進給控制軸，在輥輪直徑d2為200mm情況下，系統具有的電氣穩態控制精度d為：
由(5)式可見新系統的控制精度遠遠高于一般系統的定位精度要求：0.1mm；盡管新的運行伺服電機額定轉速降低為3000r/min，額定扭矩為12.0(nm)，但由于控制精度的顯著提高和機械機構的簡化，使得生產線的加工運行速度較以往提高數倍。
系統中采用f940got液晶觸摸屏作為監控生產工況的人機界面，利用與觸摸屏配套的組態軟件，可通過pc機對其控制界面、圖像參數或曲線進行離線編輯，并通過com口下載到內存。生產線運行過程中，按照事先編制并固化在其內存中的指令程序，實時監控四個運行電機的轉速，并獲取生產線的實時數據，同時還可以方便地設定系統運行所需要的參數，實現人機現場對話操作。
·系統軟件設計
在本系統中，合理、簡潔的用戶控制程序是實現軟件取代硬件、電氣軟聯結取代機械硬聯結、柔性參數調整取代剛性參數調整的重要因素。根據前述焊接電氣傳動控制系統的控制原理及生產工藝要求，利用plc的梯形圖程序設計方法，觸摸屏與plc的通信協議和觸摸屏組態軟件包，可以設計出功能強大、靈活方便、操作簡單的控制系統軟件[2]。完整的系統軟件包括：plc控制程序、伺服系統—plc通訊程序、觸摸屏組態軟件三部分。因篇幅所限，僅給出plc控制程序流程圖，如圖3所示。
圖3 系統流程圖
結語
本系統采用開環控制方式來控制軌道電機，利用轉差互補原理解決了兩臺電機的同步運行，顯著簡化了主傳動控制系統；采用高精度2軸伺服系統改造傳統的機械傳動模式，實現了焊接工藝和參數的柔性調整，提高了焊接定位控制精度；利用plc、人－機界面與電機驅動器的通信，提高了系統的自動化程度，具有良好的應用前景。新系統可達到的技術指標如下：
·龍門架運行速度從0.10～10 m/min連續可調；
·伺服電機***高運行速度vm＝25m/min；
·焊槍穩態控制精度可達到10μm；
·通過rs485工藝參數調整滿足焊接2維平面的任意幾何圖形；
·多種故障檢測并報警輸出，對所有電機綜合保護。
本系統已被應用于多家大型企業，經長期實際運行證明設計合理，運行穩定可靠。該控制系統不僅適用于3維空間的鋼構件精密焊接，還可推廣應用于大型鋼板的高精確切割工藝。
YZS振動電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉產生的離心力得到激振力。YZS振動電機的激振力高、能耗小、噪音低、壽命長。YZS振動電機是直線振動篩、振動給料機、振動給料斗、振動輸送機等各種振動機械***理想的激振源，YZS振動電機也是冶金、礦山、煤炭、建材、磨料、陶瓷、化工、糧食等工業部門的理想設備，并可用于各種料倉、料斗、溜槽的倉壁振動，以防止物料滯留，促使物料快速運動。有著極其廣泛的應用范圍。
YZS系列振動電機主要特點：
1.使用壽命長，只需定期維護軸承。
2.因利用平穩的回轉產生振動，噪聲低。
3.激振力與出力配合適當，機體質量輕、體積小。
4.可多機組合成各種振動形式，以完成各種作業要求。
5.全封閉結構，可在任何無防爆要求的粉塵條件下工作。
6.只需調節兩端外側的偏心塊,使之與內側偏心塊形成一定的夾角，就可無級調整激振力。
7.電機的設計可隨需要做適當的調整，以適用于特殊的環境：660V或60HZ特殊電壓及電源頻率，氣溫極高或極低的工作場所、防塵防水要求較高的場所、地處海拔較高的場所等。
YZS振動電機是機座聯體電機，密封性能高于普通振動電機
YZS振動電機是動力源與振動源結合為一體的激振源，振動電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉產生的離心力得到激振力。振動電機的激振力利用率高、能耗小、噪音低、壽命長。振動電機的激振力可以無級調節，使用方便。振動電機可以應用于一般振動機械，如：振動破碎機、振動篩分機、振動打包機、振動落砂機、振動造型機、振動打樁機、振動提升機、振動充填機、料倉的振動破拱防閉塞裝置等等。廣泛的應用在水電建設、火力發電、建筑、建材、化工、采礦、煤炭、冶金、輕工等工業部門。
YZS振動電機除了可以應用與一般振動機械外，還可以組合多種振動形式。如：平旋型，渦旋型，搖動振動型，組合直線型，組合長橢圓型，復合雙頻型，復合雙幅型等。由這些振動形式可以產生出一些過去所沒有的新型振動機械。
YZS系列振動電機是新型號振動電機, 特點是體積小巧, 外形美觀, 性價比高等。與其它振動電機不同的是它的外殼和機座是一體鑄造完成，改進了工藝，減少了成本，提高了防塵性能。
新鄉市三鑫電機制造有限公司主營：振動電機 yzs振動電機 YZO振動電機 YZU振動電機 JZO振動電機 XVMA振動電機VB振動電機 ZFB倉壁振動器 YCT調速電機
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