Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Алгоритмы управления и диагностики системы перемещения пушки и изделия ⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 10
Алгоритмы реализуют процессы перемещения пушки и изделия (МС –MotionControl) при ручном управлении перемещением, в соответствии с заданной программой перемещений, в режимах автоматической и полуавтоматической сварки, а также при обучении траектории сварки по данным от Системы слежения за сварочным стыком (RASTR). Предусматриваются следующие режимы работы системы MotionControl, которые устанавливаются при нажатии соответствующих кнопок в окнах управления на панели оператора (одновременно с нажатием кнопки меняется значение переменной Motion_Mode и вызывается соответствующая функция): Manual (WELDING) Semi-auto (WELDING) Auto (WELDING) Teach-In (PROGRAMS) Tracking (WELDING) Примечание: установлениережима Tracking блокируетсяпринажатойкнопке Welding или Simulation вокнефункции WELDING.
Принципы реализации. Алгоритмы реализуются на четырех уровнях. Уровень PCU - в виде программы верхнего уровня, выполняющейся в среде HMI- Advanced на PCU-50 с отображением элементов интерфейса оператора в окнах управления МС на панели оператора и специального сигнального устройства. Уровень CNC - управляющие программы в G-кодах с использованием синхродействий. Уровень PLC - управляющие программы PLC на языке STEP 7 Уровень PC - управляющие программы системы RASTR.
На уровне PCU (интерфейс оператора) осуществляется: отображение значений текущих пространственных координат вращателя и пушки в системе координат машины и изделия (по выбору), отображение на 3-D диаграмме текущего взаимного положения изделия и пушки с фиксацией состояния концевиков, отображение на 3-D диаграмме траектории загруженной программы сварки и текущего положения электронного луча на траектории в режиме эмуляции сварки и при реальной сварке, выбор режима сварки и, соответственно, способа управления перемещением (ручное, полуавтоматическое, автоматическое), включение опции автоматического слежения за швом в процессе сварки с помощью системы RASTR с сохранением привязанной к траектории перемещений программы отклонений электронного луча, включение опции управления перемещением при автоматическом обучении траектории по данным от системы RASTR, индикация текущих стандартных сообщений Sinumerik 840D об ошибках в работе системы MotionControl, переключение на управление перемещением в ручном режиме с выносного пульта.
В части взаимодействия с CNC на уровне PCU осуществляется: формирование кодов стандартных подпрограмм CNC, вызываемых для различных режимов работы МС, создание и редактирование программ сварки, включая траектории перемещения, с возможностью их сохранения на диске, представление программ сварки (траекторий перемещения) в графическом виде в координатах машины и изделия, в табличном виде и в виде последовательности G-кодов, экспорт/импорт составленных программ сварки в/из функции OfflineProgramming, загрузка программ CNC и их выбор для исполнения, выдача команд на выполнение программ CNC и их остановку, сохранение и восстановление значений машинных координат, отображение значений текущих пространственных координат вращателя и пушкив системе координат установки и изделия (по выбору).
На уровне CNC осуществляется автоматическое выполнение программ в стандарте DIN 66025 для каждого из указанных режимов работы ВС. Все программы CNC данного программного средства подразделяются на: стандартные подпрограммы управления, обеспечивающие выполнение предопределенных функций для указанных выше режимов работы МС, и программы сварки, включающие описание траектории перемещения и изменения тока сварки в виде последовательности G-кодов и других инструкций используемого стандарта. В программах CNC, в отдельных случаях, применяются синхродействия для обеспечения взаимодействия с внешним оборудованием через DMP модули. Входными данными алгоритмов программуровня CNC являются: 1. Программы CNC, формируемые на уровне PCU. 2. Команды NCStart и NCReset, выдаваемые с уровня PCU. 3. Значения X_pos и Y_pos, снимаемые с входных модулей DMP.
На уровне PLC осуществляется автоматическое выполнение программ управления в части взаимодействия с внешним по отношению к CNC оборудованием через SM модули. Принцип работы алгоритмов нижнего уровня состоит в проверке состояния информационных сигналов и посылке команд управления через соответствующие переменные, определенные в области данных PLC.
На уровне PC (компьютере системы RASTR) осуществляется: установка режима работы системы RASTR в отношении взаимодействия с CNC, прием от CNC синхросигнала в режиме обучения траектории, прием от CNC значения угла направления перемещения в режиме обучения траектории, выдача в CNC значений координат по осям X и Y в режиме обучения траектории, выдача в CNC синхросигнала в режиме обучения траектории, прием от CNC значения текущего направления перемещения в режиме слежения за траекторией, выдача в CNC значений отклонений по осям X и Y в режиме слежения за траекторией. Распределение информационных сигналов и команд управления МС по интерфейсным DMP и SM модулям приведено в приложении 1 к ПО. Перечень инструкций стандарта DIN 66025, используемых в стандартных подпрограммах CNC и автоматически генерируемых текстах программ сварки приведен в приложении 2 к ПО.
Алгоритмы программ уровня PCU. Входными данными алгоритмов являются: 1. Сигналы состояний концевиков геометрических осей и тележек. 2. Сигнал установленного типа вращателя. 3. Информационные сигналы, поступающие от системы RASTR: X_position - координата по оси X, Y_position - координата по оси Y. 4. Синхросигнал от системы RASTR: Go_on - переместиться в новую точку. 5. Сигналы ошибок, поступающие от программ нижнего уровня (установка соответствующей переменной в 1). Выходными данными алгоритмов являются: 1. Сигналы управления и данные, передаваемые в систему RASTR: TeachIn_Mode = 1 - устанавливается режим обучения траектории, Tracking_Mode = 1 - устанавливается режим слежения за стыком, Direction - направление начального перемещения в режиме обучения траектории или направление движения в текущей точке траектории в режиме слежения за стыком, Move_off=1/0 - готов/не готов к приему координат новой точки. 2. Коды программ, загружаемых в CNC. 3. Команды управления CNC: Load - загрузка программы в CNC, Select - выбор программы для выполнения, NCStart - запуск программы на выполнение, NCReset - завершение выполнения программы. Следует отметить, что кроме описанных автоматизированных операций управления и диагностики установки, остается, тем не менее, ряд операций по обслуживанию установки (насосное хозяйство, электронная пушка и т.д.), которые производятся высококвалифицированным специальным персоналом, в соответствии с Техническим описанием установки и технологическими инструкциями.
В ЫВОДЫ
Реализация направленного массопереноса в сварочной ванне за счет импульсного воздействия электронного луча позволила получить на стали в нижнем положении узкие сквозные швы (ширина расплавленной зоны около 1 мм, глубина проплавления до 60 мм, коэффициент формы шва 40), а на несквозных швах получено благоприятное для предотвращения корневых дефектов закругление в корне (радиус 0,5 мм); по сравнению с проплавлением статическим лучом коэффициент формы шва увеличен более чем в 2 раза и уменьшена неравномерность проплавления по глубине, примерно, в 5 раз. Проведенные оценки частоты собственных колебаний объема сварочной ванны дают значение в диапазоне единиц десятков герц. Колебания сварочной ванны проявляются в образовании «чешуек» на поверхности шва. Другой вид колебаний - колебания поверхности канала проплавления, соответствуют частотному диапазону единиц сотен герц. Колебания поверхности канала проявляются в пульсациях парового потока, истекающего из канала, и в пульсациях ионного тока. Таким образом, общий диапазон частот колебаний жидкости (расплавленного металла), существующих в сварочной ванне, соответствует области десятки-сотни герц. В этом частотном диапазоне должна быть частота импульсного динамического воздействия на сварочную ванну, чтобы управлять массопереносом и получать более глубокие и узкие швы. Эксперименты по сварке с импульсной модуляцией тока луча подтверждают, что глубина проплавления зависит от частоты модуляции: наибольшая глубина получается при частоте 100...200 Гц. Такие же результаты дают и эксперименты с импульсным отклонением луча из ванны. Наиболее эффективные результаты от импульсного воздействия луча получаются за счет развертки луча специальной формы: применялась пилообразная форма тока в отклоняющей катушке, частота 130 Гц, продольные колебания луча в направлении от хвостовой части ванны к передней, размер развертки 3 мм. Как показывают оценки, при ЭЛС алюминиевых сплавов 2024, 7010, 7150 и В96 толщиной до 100 мм существенное влияние на формирование проплавленияоказывает динамическая сила (инерции), обусловленная массопереносом металла вокруг парогазового канала. Наиболее оптимальную форму шва (с параллельными стенками) и с регулярным формированием поверхности усиления (без крупноструктурных выплесков и наплывов) получили за счет подбора фокусировки луча и применения развертки по эллипсу вдоль направления сварки. Отработана технология ЭЛС стыковых соединений толщиной 100 мм (с полным проплавлением) и толщиной 65 мм (с частичным проплавлением). Проведенные, в ходе выполнения работ, УЗК, рентгенконтроль и металлографические исследования дают достаточно полную характеристику полученных сварных соединений. Разработанная система диагностики электронного луча в установках для электроннолучевой сварки имеет производственное назначение, как дополнительный инструмент для оператора-сварщика. Система дает на экране компьютера продольное изображение луча с распределением плотности мощности. Определяются положение фокуса, минимальный радиус, максимальная плотность тока, угол сходимости. Дается заключение о работоспособности катода пушки. С помощью системы определяется ток магнитной фокусирующей линзы, нужный для фокусировки луча на требуемом расстоянии относительно изделия. Устройство диагностики и поиска течей с внутренней стороны вакуумной камеры может быть использовано в компьютеризированных системах мониторинга обстановки в камере. С его помощью можно определить место и направление, откуда существует поток газа. Возможно и более широкие области применения устройства, например, диагностика течей в условиях космоса. Созданная автоматическая система управления универсальной электроннолучевой сварочной установкой и разработанное программное обеспечение позволяют решать все множество задач, которые существуют при эксплуатации установки и при выполнении или разработке технологического процесса сварки. Формулировка и решение технологических задач производится с помощью набора экранных окон интерфейса оператора-сварщика. Алгоритмы управления и диагностики сварочной установки реализуются на двух уровнях: 1) верхнем уровне - интерфейсе оператора-сварщика, в виде программ верхнего уровня с отображением элементов интерфейса в окнах управления и 2) нижнем уровне - в виде управляющих программ контроллера (PLC) на языке STEP7 и системы CNC в G-кодах. Отображение состояния установки производится: на мнемосхемах в соответствующих окнах, в таблицах с перечнем текущих ошибок, в списках перечня поступающих информационных сообщений, в меню управления элементами оборудования. Диагностика установки также фиксируется в развернутом виде: дается список с перечнемсохраненных протоколов работы (до 30 протоколов), выбранный протокол выводится в виде таблицы, состояние оборудования (для выбранной записи в протоколе) иллюстрируется мнемосхемой, перечень ошибок (сбоев в работе) с отметками о времени реакции оператора дается в таблице. Научно-исследовательские работы по теме «Разработка методов управления массопереносом путем модуляции тока луча при электронно-лучевой сварке металлов и сплавов больших толщин» выполнены на высоком научно- техническом уровне, с привлечением современных методик, средств компьютерного моделирования и управления системами. Результаты работ нашли применение в ответственных отраслях промышленности, в производстве продукции для народного хозяйства и за рубежом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гидромеханика невесомости/Под ред. А.Д.Мышкиса.— М.: Наука, 1976. — 504 с. 2. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением /Под ред. Б.Е.Патона. — М.: Машиностроение, 1974. — 767 с. 3. Ахопьянц К.С., Емченко-Рыбко А.В. Контроль глубины проплавления и фокусировки электронного пучка по частоте пульсаций ионного тока при сварке // Автомат, сварка. — 1981. — № 9. — С.28–32. 4. Плис А.И., Сливина Н.А. Mathcad: математический практикум для экономистов и инженеров. — М.: Финансы и статистика, 1999. — 656 с. 5. Электронно-лучевая сварка / Назаренко O.K., Кайдалов А.А., Ковбасенко С.Н. и др.: Под ред. Б.Е.Патона. — Киев: Наук.думка, 1987. — 256 с. 6. OhmineМ., Hiramoto S., Jamane J. Fundamental study on the pulsed electron beam Welding/ — IIW Doc.: IV-348-83. — 13 p. 7. Schulze K/-R., Fritz D., Reindl G. Je dicker, je lieber—Elektronenstrahlschweipenim Vacuum //Practicer. — 1996/ — № 6. — S.250–254. 8. Dilthey U., В ohm S., Welters Т.,Ilyin S., Turichin G. EBSim— new simulation software for electron beam welding with deep penetration. — IIW Doc.: IV-669–97. — 14 p. 9. Sanderson A. Electron beam delineation and penetration. - British Welding Journal, 1968, vol.15, №10, p.509–523. 10. Назаренко O.K., Локшин B.E., Акопьянц К.С. Измерение параметров мощных электронных пучков методом вращающегося зонда. — Электронная обработка материалов, 1970, № 1, с.87–90. 11. Elmer J.W., TeruyaА.Т. An enhanced Faraday cup for rapid determination of power density distribution in electron beams. — Weld. J., 2001, №12. — p.288–295. 12. Dilthey U., Weiser J. Study of the "Tool" Electron Beam. — Part 1: Comparasion between the Arata Beam Test and Diabeam Beam Measurement. — Welding and Gutting, 1995, № 5, P.82–84.
СОДЕРЖАНИЕ Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов Введение 1. Исследование способов повышения эффективности электроннолучевой сварки за чет управления массопереносом металла при импульсном динамическом воздействии электронного луча 1.2. Колебания поверхности металла сварочной ванны 1.3. Электроннолучевая сварка с импульсной модуляцией величины тока электронного луча 1.4. Электроннолучевая сварка с импульсным отклонением электронного луча из сварочной ванны на мишень (экран) 1.5. Электроннолучевая сварка стали толщиной до 60 мм с продольными пилообразными колебаниями электронного луча 1.5. Зависимость глубины проплавления от частоты 1.6. Моделирование глубокого проплавления при электроннолучевой сварке 2. Отработка технологии ЭЛ С и проведение металлографических исследований стыковых соединений из алюминиевых сплавов толщиной до 100 мм 2.1. Управление массопереносом металла и формой проплавления применительно к отработке технологии ЭЛС стыковых соединений алюминиевых сплавов толщиной 100 мм (с полным проплавлением) и толщиной 65 мм (с неполным проплавлением) 2.2. Металлографические исследования соединений, полученных при электроннолучевой сварке сплавов 2024, 2150, В96 3. Разработка систем управления и диагностики универсальной установки для электронно-лучевой сварки 3.1 Разработка системы диагностики параметров электронного луча в установках для электроннолучевой сварки 3.2. Работа с программой диагностики электронного луча 3.3. Диагностика и локализация течей в вакуумной сварочной камере (со стороны вакуума) 3.4. Структура и программное обеспечение автоматизированной системы управления (АСУ) универсальной электроннолучевой сварочной установкой 3.5. Алгоритмы управления и диагностики основных систем универсальной установки для электроннолучевой сварки 3.5.1. Алгоритмы управления и диагностики вакуумной системы 3.5.2. Алгоритмы управления и диагностики источника питания 3.5.3. Алгоритмы управления и диагностики системы перемещения Выводы Перечень использованных источников
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 178; Нарушение авторского права страницы