PLC技术应用于机械工程论文提纲

论文题目：热丝TIG自动堆焊系统开发

摘要：堆焊制造的双金属冶金复合管具备优异的力学性能与耐腐蚀性能,对于保证海洋油气正常开采与输送,特别是对于富含强腐蚀介质的深层海洋油气正常开采与输送具有积极意义。为实现堆焊自动化,提升堆焊效率,保证堆焊质量,依托于国家科技重大专项——大型油气田及煤气层开发项目（海洋深水工程重大装备及配套工程技术）,本文致力于研制一套主要应用于管接头内壁堆焊的热丝TIG自动堆焊系统,其研究具有重要的实际应用价值。热丝TIG自动堆焊系统,由机械系统、控制系统与焊接系统组成。本文根据系统技术指标与工作对象,开发研制了以立式环缝堆焊为基本特征的机械系统。机械系统由堆焊机头（三维直线运动机构）、水平回转平台（一维自旋运动机构）、十字操作机与送丝机构组成。机械系统避免使用水电气滑环结构、避免将焊丝盘装载于堆焊机头,不仅使堆焊机头结构轻量化、降低了设备成本,并且增加了系统水电连接的可靠性。本文所研制的控制系统以PLC为核心控制机械运动与焊接。针对三通或四通管件,基于可测几何参数（穿管半径rn、穿管高度hn、主管半径R）提出了随焊枪钨极高度h变化而变化的穿管（空洞）熄弧角度计算公式并应用于PLC程序实现了当焊枪行进至穿管（空洞）边缘时依焊接方向自动熄弧、再引弧。经PLC程序设计,实现了基于与焊接主电源、热丝电源实时通讯下的焊接状态、参数监视与设置功能,实现了调整焊枪、工件位置的功能,实现了针对回转体工件的自动堆焊功能以及确定焊枪与工件位置的辅助功能,实现了保证堆焊质量的“AVC”功能。本文所研制的人机交互系统,以触摸屏为基础,涵盖系统所有控制功能,包含主界面、参数设置、焊接调整、焊接实施、报警提示等五类界面。试验表明,本文所研制的热丝TIG自动堆焊系统可以用于管接头内壁的自动堆焊,系统控制精确、焊接过程稳定。

关键词：热丝TIG堆焊;运动控制;焊接控制;PLC;触摸屏;穿管(空洞)

学科专业：材料工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 双金属复合管

1.3 热丝TIG焊

1.4 自动堆焊设备发展现状

1.5 研究目标与内容

1.6 本章小结

第二章 热丝TIG自动堆焊机械系统

2.1 热丝TIG自动堆焊系统指标与工作对象

2.2 机械系统设计思路

2.3 机械系统设计

2.3.1 堆焊机头设计

2.3.2 水平回转平台设计

2.3.3 十字操作机设计

2.3.4 送丝机构设计

2.4 本章小结

第三章 热丝TIG自动堆焊控制系统

3.1 热丝TIG自动堆焊系统控制要求

3.2 自动控制系统研制——运动控制

3.2.1 硬件选型

3.2.2 软件设计——手动调整

3.2.3 软件设计——定量位移

3.3 自动控制系统研制——焊接控制

3.3.1 焊接系统选型

3.3.2 焊接系统控制——软硬件设计

3.4 人机交互系统研制

3.4.1 人机交互系统硬件选型

3.4.2 人机交互系统界面设计

3.5 控制系统硬件集成

3.6 本章小结

第四章 热丝TIG自动堆焊控制软件

4.1 堆焊模型

4.1.1 三通及四通管件数学模型

4.1.2 软件设计——确认零点

4.2 堆焊轨迹规划与实现

4.2.1 堆焊轨迹规划

4.2.2 软件设计——自动对中

4.2.3 软件设计——堆焊过程实现

4.3 弧长自动调整

4.3.1 弧长控制必要性与方法

4.3.2 软件设计——弧长自调整执行

4.4 热丝TIG自动堆焊系统工作效果

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢