Управление параметрами сварочного оборудования и процесса при многослойной сварке. Микропроцессорное управление многомоторным сварочным оборудованием.

Сварочное оборудование в этом случае дополнительно осна­щают устройствами программного управления пространственным перемещением сварочной горелки.

Системы программного управления можно разделить на груп­пы по уровню их совершенства. Наиболее просты системы с жест­кой программой и без ОС, которые задают и осуществляют оп­ределенный последовательный цикл операций процесса, не со­держат устройств для контроля результатов управления. Такие системы вполне могут удовлетворить технолога, если сваривае­мая деталь имеет несложную форму и хорошо подготовлена под сварку, а процесс выполняется в одном пространственном по­ложении. Их широко применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Более совершенны СУ, изменяющие несколько параметров про­цесса по заранее разработанной жесткой программе уставок. В этом случае программирование из-за отсутствия информации о резуль­татах управления не позволяет получить качественных сварных со­единений при технологических возмущениях.

Наиболее перспективны в условиях действия технологических возмущений системы программного управления с ОС по програм­мируемым параметрам. В таких системах ОС реализуется с помо­щью датчиков, дающих в любой момент времени истинную ин­формацию об изменении каждого параметра процесса. В этих системах обеспечивается режим гибкого программного управле­ния. Они сложнее перечисленных выше систем, но обладают зна­чительно большими возможностями в управлении процессом свар­ки, особенно в условиях действия случайных технологических воз­мущений.

Микропроцессорное управление много моторным сварочным оборудованием

Микропроцессорные СУ сварочным оборудованием обеспечи­вают решение разнообразных задач для различных способов дуго­вой сварки. С помощью МПСУ осуществляют наведение свароч­ного электрода на место сварки при использовании датчиков по­ложения сварочного инструмента, стабилизацию и управление тех­нологическими параметрами режима сварки с целью обеспечить заданные размеры и форму шва и исключить появление внутрен­них дефектов. Главные их достоинства — это универсальность, мно­гофункциональность, легкость перепрограммирования, возмож­ность реализации любых по сложности алгоритмов управления, небольшие размеры и низкое энергопотребление. В связи с этим МПСУ перспективны для использования в широком круге сва­рочного оборудования.

Рис. 2.24. Обобщенная структура ра­зомкнутой МПСУ:

ПУ — программное устройство; ЦАП и АЦП — цифроаналоговый и аналого-циф­ровой преобразователи сигналов; ОС — об­ратная связь

В результате развития МПСУ были созданы человекомашинные СУ технологическими процессами, в которых обработка ин­формации и формирование Система на рис. 2.24 не содержит в себе ОС по выходным пара­метрам объекта сварки (геометрическим характеристикам пара­метров шва) и поэтому классифицируется как разомкнутая. Замк­нутая СУ включает в свою структуру информационные датчики, измеряющие выходные параметры объекта (пунктир на рис. 2.24). Эта информация в замкнутых системах используется для коррек­ции уставок по технологическим параметрам процесса. Величина корректирующих воздействий на уставку может быть вычислена через математическую модель, связывающую эти параметры с выходными параметрами качества сварки, например геометри­ческими параметрами сварного шва.

В результате развития МПСУ были созданы человекомашинные СУ технологическими процессами, в которых обработка ин­формации и формирование оптимальных управлений осуществ­ляются человеком с помощью МП-контроллера — многоканаль­ного информационно-управляющего устройства в АСУТП.

Типовая структура АСУТП включает в себя устройство связи с объектом (УСО) и МП-контроллер, осуществляющий централи­зованное управление одним или несколькими технологическими процессами. Надежность всего комплекса определяется в этом слу­чае надежностью УСО и МП-контроллера, и при выходе их из строя нормальное функционирование технологического оборудо­вания невозможно.

Если МП-контроллер в АСУТП вырабатывает оптимальные ре­гулирующие воздействия и с помощью соответствующих преоб­разователей передает команды управления на исполнительные мо­дули, то такие АСУТП называют автоматизированными система­ми с прямым цифровым управлением (ПЦУ).

В АСУТП с ПЦУ оператор должен иметь возможность изме­нять уставки, контролировать избранные переменные, варьиро­вать диапазоны допустимого изменения переменных, изменять параметры настройки и иметь доступ к управляющей программе. Для обеспечения этих функций необходимо иметь сопряжение человек—машина в виде пульта оператора и средств отображения информации. Применение МП-контроллера в режиме ПЦУ по­зволяет программным путем строить системы регулирования по возмущению, комбинированные системы каскадного и многосвяз­ного регулирования, учитывающие связи между отдельными час­тями объекта управления. Прямое цифровое управление позволя­ет также реализовать не только оптимизирующие функции, но и адаптацию к изменению внешней среды и переменным парамет­рам объекта.

В системах с ПЦУ упрощается реализация режимов пуска и остановки процессов, переключение с ручного на автоматичес­кое управление, операции переключения исполнительных меха­низмов основного и вспомогательного оборудования [21, 36].

Главное требование к системам с ПЦУ — обеспечить высокую надежность работы элементов цифровой техники, в частности МП-контроллера. Особенно важно выполнение этого требования при использовании осциллятора для зажигания дуги в сварочной ус­тановке.

Несмотря на высокую надежность всех средств системы, отка­зы в МП-технике возможны, и это обстоятельство необходимо учитывать при построении АСУТП с ПЦУ. При проектировании АСУТП важно тщательно проанализировать выпускаемую МП-технику и выбрать для нее надежную элементную базу при разра­ботке схемных решений, позволяющих защитить систему от пора­жающего действия при зажигании и обрыве дуги.