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責任編輯：三菱PLC'>三菱PLC" isAuto=1> www.cypssb.com
摘 要：根據電子束焊機的控制系統的要求，提出用三菱公司的FX系列的可編程邏輯控制器對電子束焊機進行數字量控制和模擬量控制。結合電子束焊機焊接工藝需要，分別對控制軟件的作用和軟件構成進行了說明。
關鍵詞：PLC 電子束焊機（EBW） 控制
1 概論
電子束焊接機是高能束技術在焊接設備中。由于電子束焊接具有焊縫成形好，不用焊條，效率高，不易氧化等優點而成功地廣泛地應用于原子能、國防、汽車、航空航天、電工儀表、冶金等工業領域，并隨當今計算機技術及其它新技術的推廣應用更進一步加速了電子束焊接技術的工業應用[1]。電子束焊機技術復雜，主要涉及的專業技術有電子光學、電磁場理論、計算機及其控制技術、自動化技術、真空技術、精密制造技術、高電壓工程等多種學科的綜合應用。電子束焊機控制系統復雜，既有數字量控制，也有模擬量控制，同時還要對一些參數進行實時控制。三菱公司生產的FX系列可編程控制器的功能較好地滿足了其控制系統的要求[2]，較好地實現了PLC對電子束焊機的整機控制。
2 電子束焊機控制系統的組成
2.1 電子束焊機的工作過程
電子束焊接機的工作過程是真空系統完成對電子槍和焊接室的抽真空任務后（此時電子槍及焊接室的真空度滿足工作要求），分別加上聚焦電源和偏壓電源，聚焦電源為電子槍建立聚焦磁場，偏壓電源控制和調節電子束流的大小。打開閘閥，加上陰極電源后合上高壓，至此焊接機處于等待焊接狀態，如果工件及工作臺位置準備好，按下焊接按鈕設備開始下束，通過調節電子束流給定和工作臺速度大小來實現對焊接線能量的調整，以滿足焊接工藝的要求，如果需要對電子束進行“攪拌”焊接可以加上掃描電源，電子束被掃描成圓、橢圓、半圓等多種圖形以實現“攪拌”焊接的作用。零件焊接完成后，按下充氣按扭打開焊接室拿出零件，第一次焊接任務完成。如果要繼續焊接其它零件，重復以上過程。焊接室及電子槍的抽真空可以用手動或者自動程序完成，手動程序時人工控制有關泵及閥的操作，各種操作狀態由人工管理。自動程序則由PLC按照程序要求自動管理有關泵及閥門的開啟、真空狀態、聯鎖條件等，自動完成設備的抽真空任務，使之滿足設備需要的真空度。在抽氣及焊接過程中，如果聯鎖條件不滿足或者水、氣等故障，PLC則自動判斷工作狀態，使設備恢復到有關的狀態，或者發出故障指示供操作人員調整。
2.2 控制系統組成
控制系統組成的原理圖如圖1所示，整機以PLC為核心分別對設備各控制系統進行模擬和數字控制，PLC為三菱公司生產的FX2N" isAuto=1>FX2N-128MT可編程的邏輯控制器，實現對設備的各種邏輯控制。A/D、D/A單元亦為該公司的特殊模塊，實現工作臺運動速度給定的A/D轉換和高壓、束流的D/A轉換，通過PLC的邏輯運算輸出模擬量來控制高壓、束流的給定。各控制系統的原理如下。
高壓控制系統：高壓控制系統由PID調節器、高壓電源、反饋環節、功率放大等組成，PLC經內部運算和D/A轉換輸出模擬信號給PID調節器，PID調節器在反饋環節的閉環控制作用下控制高壓電源的高壓輸出，以實現高壓的穩定和調節以及對高壓的聯鎖控制。高壓控制系統的主要功能有高壓的梯度上升和下降、焊接過程中的高壓打火保護、急停、故障顯示等。
束流控制系統：束流控制系統由PID調節器、偏壓電源、反饋環節、功率放大等組成。PLC經內部運算和D/A轉換輸出模擬信號給PID調節器，PID調節器在反饋環節的閉環控制作用下控制偏壓電源的偏壓輸出，以實現對電子束流的穩定和調節以及對焊接工藝控制。束流控制系統的主要功能有束流的梯度上升和下降、束流的大小調節、焊接過程中的工藝控制、急停、故障顯示等。
聚焦控制系統：聚焦控制系統由聚焦電源、聚焦線圈及PLC的控制指令組成，PLC管理聚焦電源的開啟及與其他控制系統的聯鎖，保證設備處于聚焦狀態。
陰極加熱電流控制系統：陰極加熱電流控制系統控制陰極加熱電流的大小，保證電子槍的陰極能發射出足夠的電子數目。PLC控制陰極電源的開啟和陰極與高壓、真空、閘閥等的聯鎖。
真空及閥門控制系統：真空及閥門控制系統保證設備具有正常的真空工作環境，主要由各種真空泵、閥門等組成。PLC對真空系統的控制分為手動和自動兩種功能，手動時PLC根據輸入條件判斷閥門、泵的正常狀態，閥門、泵的開啟由人工控制，其開關動作還是由PLC完成。自動時PLC根據程序要求自動完成對設備的抽真空任務，泵、閥門、真空度的狀態判斷和聯鎖條件均通過PLC軟件來實現。
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