- •Конспект лекций по курсу Системы автоматического управления процессами сварки
- •Список сокращений
- •Введение
- •1. Основы электротехники и электроники
- •1.1. Электрический ток. Законы и общие понятия
- •1.1.1. Сила тока
- •1.1.2. Эдс и напряжение
- •1.1.3. Закон Ома
- •1.1.4. Электрическая работа. Мощность. Закон Джоуля-Ленца
- •1.1.5. Защита проводов их от перегрузок
- •1.2. Электромагнетизм
- •1.2.1. Магнитное поле
- •1.2.2. Магнитная индукция. Характеристики магнитного поля
- •1.2.3. Перемагничивание и коэрцитивная сила
- •1.2.4. Закон электромагнитной индукции
- •1.2.5. Индуктивность катушки
- •1.2.6. Эдс самоиндукции
- •1.3. Основные понятия переменного тока
- •2 Конструктивные элементы, используемые при производстве сварочного оборудования
- •2.1 Сварочные трансформаторы
- •2.1.1 Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием
- •С нормальным рассеянием
- •2.1.2 Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием
- •2.1.3 Конструкции трансформаторов для сварочных выпрямителей
- •Импульсные трансформаторы для инверторных источников
- •2.1.4 Регулирование силы сварочного тока
- •2.2 Дроссели. Использование дросселей в сварочном производстве. Регулирование сварочного тока с помощью дросселей
- •Трансформатор в составе с индуктивностью и емкостью
- •2.3 Вентили (диоды). Использование диодов в сварочном производстве
- •Схемы выпрямления
- •2.4 Тиристоры. Использование тиристоров в сварочном производстве
- •Свойства тиристора в закрытом состоянии
- •Принцип отпирания с помощью управляющего электрода
- •2.5 Транзисторы. Использование транзисторов в сварочном производстве
- •3. Источник питания для дуговой сварки
- •3.1 Источники для ручной сварки покрытыми электродами
- •3.2 Источники для механизированной сварки плавящимся электродом в защитном газе
- •3.3 Источники для механизированной сварки под флюсом
- •3.4 Обозначения, классификация источников и предъявляемые к ним требования
- •4.6 Циклоконверторный трансформатор
- •3.5 Трансформаторы с фазовым управлением. Принципиальная схема и регулирование режима в тиристорном трансформаторе
- •3.7 Принцип действия и режимы инверторного источника
- •3.7.1 Транзисторный инверторный источник
- •4. Датчики. Использование датчиков в сварочном производстве
- •4.1 Датчики. Принцип работы датчиков
- •4.1.1 Датчики температуры
- •4.1.2 Датчики давления
- •4.1.3 Датчики расхода и скорости
- •4.1.5 Газовые датчики
- •4.1.6 Датчики магнитного поля
- •4.1.7 Оптические датчики
- •3.1.8 Датчики положения
- •4.1.9 Датчики ик-излучения
- •4.2 Применение датчиков в сварочном производстве
- •4.2.2 Способы контроля величины проплавления с обратной стороны свариваемого изделия
- •4.2.3 Следящие системы с копирными датчиками прямого и непрямого действия
- •4.2.4 Системы непрямого действия с бесконтактными датчиками
- •4.2.4.1 Следящие системы с электромагнитными датчиками.
- •4.2.4.2 Использование сварочной дуги в качестве бесконтактного датчика
- •4.2.4.3 Системы с дуговыми сенсорами
- •4.2.4.4 Следящие системы с оптико-электронными датчиками
- •5. Общая характеристика систем регулирования и управления объектами сварки
- •5.1 Объект управления и регулирования
- •5.2 Основные типы систем автоматического регулирования и управления
- •5.2.1. Системы автоматики
- •5.2.2. Системы автоматического регулирования
- •5.2.3. Непрерывное, релейное и импульсное регулирование
- •5.2.4. Системы связного и несвязного регулирования
- •X1(t), x2(t) — регулируемые величины; y1(t), y2(t) — регулирующие воздействия; г1(t), г2(t) — сигналы обратной связи; Iд(t), Uд(t) — ток и напряжение дуги;
- •5.2.5. Системы управления с математической моделью
- •5.2.6. Микропроцессорные системы автоматического управления
- •5 Управление процессами и оборудованием при дуговой сварке
- •5.1 Структура сварочного контура и возмущающие воздействия
- •5.2. Электрические характеристики сварочного контура
- •5.3 Динамические свойства источника
- •5.4 Начальное зажигание дуги
- •5.5 Принципиальная устойчивость системы «источник—дуга»
- •5.6 Устойчивость при сварке с короткими замыканиями
- •5.7 Стабильность параметров режима сварки
- •5.8 Автоматическое регулирование параметров режима сварки
- •5.9 Управление переносом электродного металла
- •5.10 Управление формированием сварного шва
- •5.11 Системы управления сварочными источниками
- •5.12 Процесс stt (Surface Tension Technology) сварки
- •5.13 Процесс смт (Cold Metal Transfer) сварки
- •5.14 Технология высокопроизводительной сварки (high-speed)
- •5.15 Трансформатор с импульсным стабилизатором
- •5.16 Технологическая характеристика и особенности управления сварочными источниками питания неплавящимися электродами
- •Iпp, Io6p — ток импульсов прямой и обратной полярности; tnp, to6p — время импульса прямой и обратной полярности
- •Автоматизация и механизация tig (Tungsten Inert Gas) сварки
- •6 Системы управления контактной сваркой
- •6.1 Машины для контактной сварки
- •6.2 Особенности протекания процессов при точечной и шовной сварке
- •6.3 Типы и основные компоненты систем программного управления
- •6.4 Разновидности систем программного управления
- •6.5 Системы автоматического регулирования электрических параметров режима сварки
- •6.6 Разновидности способов и особенности протекания процессов стыковой сварки
- •6.7 Автоматическое управление предварительным подогревом при стыковой сварке
- •6.8 Системы программного управления процессом оплавления при стыковой сварке
- •Раздел 2 Основы механизации и автоматизации сварочного производства
- •1. Основные пути автоматизации производственных процессов их назначение и преимущества
- •1.1. Понятия и определения, используемые в производственных процессах
- •1.2. Типы и виды производства
- •2. Мероприятия направленные на повышение производительности труда и эффективности производства
- •3. Проектирование сварных конструкций
- •3.1 Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства.
- •3.2 Рациональное проектирование и технологичность сварных конструкций
- •4. Классификация сварных конструкций.
- •4.1 Балки и колонны
- •4.2 Балочные конструкции
- •4.3 Решетчатые конструкции
- •4.4 Оболочковые конструкции
- •4.5 Корпусные транспортные конструкции
- •4.6 Детали машин и приборов
- •5. Механизмы и приспособления используемые при сварке
- •5.1 Основные технологические требования, предъявляемые к сборочно-сварочной оснастке
- •5.2 Деформации в сварных металлоконструкциях и способы их устранения
- •5.3. Транспортирующие механизмы
- •5.4 Заготовительные операции
- •6. Силовые механизмы сборочно-сварочных приспособлений
- •6.1 Механические зажимы
- •Зажимные патроны
- •6.2. Электромеханические зажимные устройства
- •6.3. Пневматические устройства
- •6.4. Накладные кондукторы
- •6.5. Магнитные зажимы
- •Сварочные столы
- •5.5. Кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры
- •Вращатели
- •Роликовые вращатели
- •Двухстоечные вращатели-позиционеры
- •Манипуляторы
- •Манипуляторы-позиционеры
- •Колыбельные вращатели-позиционеры
- •Сварочные колоны
- •Сварочные колонны большой грузоподъемности
- •Технические характеристики сварочных колонн фирмы kistler Gmbh серии 3/rmb hd
- •5.6. Сварочные роботы
- •Сварочные автоматы
- •7. Применение средств автоматизации при изготовлении сварных конструкций
- •7.1 Изготовление сварных балок
- •7.2 Выполнение стыков балок и стержней
- •7.3 Изготовление рамных конструкций
- •7.4 Изготовление решетчатых конструкций
- •7.5 Изготовление конструкций оболочкового типа
- •1, 2, 3,... — Последовательность сборки листов
- •7.6 Сосуды, работающие под давлением
- •7.6.1 Сварка тонкостенных сосудов
- •7.6.2 Сварка сосудов со средней толщиной стенки
- •7.6.3 Сварка толстостенных сосудов
- •7.6.4 Сварка многослойных сосудов
- •7.7 Изготовление сварных труб
- •7.7.1 Изготовление прямошовных сварных труб
- •Высокочастотная сварка труб
- •7.7.2 Изготовление сварных труб со спиральным швом
- •7.8 Сварка стыков труб
- •7.8.1 Сварка поворотных стыков труб
- •7.8.2 Сварка неповоротных стыков труб
- •Оборудование для сварки труб и приварки отводов, фланцев/трубные вращатели (кнр)
- •Заключение
- •Приложение а Схемы зажимных механизмов
- •Приложение б Допустимые усилий р (кгс), создаваемые винтовыми зажимами
- •Приложение в
- •Список использованных источников
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Белорусский национальный технический университет
Кафедра «Порошковая металлургия,
сварка и технология материалов»
Конспект лекций по курсу Системы автоматического управления процессами сварки
Для специальности «Оборудование и технология сварочного производства»
Минск 2013
УДК 621.791.
Курс лекций "Основы автоматизации сварочного производства" для студентов специальности: 1-36 01 06 «Оборудование и технология сварочного производства».
Составители:
к.т.н. В.В. Саранцев
Список сокращений
Σ – суммирующий элемент;
АИН – автономный инвертор напряжения;
АИР – автономный резонансный инвертор;
АИТ – автономный инвертор тока;
АПП – автоматизация производственных процессов;
АРДД – автоматическое регулирование длины дуги;
АРДС – автоматическое регулирование дуги за счет системы саморегулирования;
АРНД – автоматическое регулирование напряжения дуги;
АСУ – автоматическая система управления;
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь;
БЗ – блок задания;
БЗВ – блок задания времени;
БЗТ – блок задания тока;
БР – балластный реостат;
БФУ – блок фазового управления;
ГИ – генератор импульсов;
ГОС – главная обратная связь;
ГПС – гибкие производственные системы;
Д – датчик;
ЗУ – задающее устройство;
ИΠ – источник питания;
ИЗ – интегрирующее звено;
ИУ – исполнительное устройство;
ИЭ – измерительный преобразователь;
ИЭ – импульсный элемент;
КОС – корректирующая обратная связь;
КУ – корректирующее устройство;
М – исполнительный двигатель;
О – объект;
ОВ – обмотка возбуждения двигателя;
ОР – объект регулирования;
ОС – обратная связь;
ПЗС – приборы с зарядовой связью;
ПС – привод сжатия;
Р – регулятор;
РЦС – регулятор цикла сварки;
СГ – сварочная горелка;
СПУ – система программного управления;
СУ – системы управления;
СЭ – сравнивающее устройство;
ТГ – тахогенератор;
ТИ – телеизмерение;
ТК – тиристорный контактор;
ТП – технологический процесс;
ТС – телесигнализация;
ТУ – телеуправление;
У – усилитель;
УМ – усилитель мощности;
УН – усилитель напряжения;
УП – усилитель-преобразователь;
УЭ – управляющий элемент;
Ф – фазовращатель;
ФС – формирователь сигнала управления;
ЦАП – цифрово-аналоговый преобразователь;
ШУ – шкафы управления;
ЭПК – электропневмоклапан;
ЭСО – электросварочное оборудование.
ИТ – Импульсный трансформатор
Оглавление
|
|
Введение
|
|
РАЗДЕЛ 1 Системы управления сварочными источниками |
|
1 Основы электротехники и электроники |
|
1.1 Электрический ток. Законы и общие понятия |
|
1.1.1 Сила тока |
|
1.1.2 ЭДС и напряжение |
|
1.1.5 Защита проводов их от перегрузок |
|
1.2 Электромагнетизм |
|
1.2.1 Магнитное поле |
|
1.2.2 Магнитная индукция. Характеристики магнитного поля |
|
1.2.3 Перемагничивание и коэрцитивная сила |
|
1.2.4 Закон электромагнитной индукции |
|
1.2.5 Индуктивность катушки |
|
1.3 Основные понятия переменного тока |
|
|
|
2 Конструктивные элементы, используемые при производстве сварочного оборудования |
|
2.1 Сварочные трансформаторы |
|
2.1.1 Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием |
|
2.1.2 Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием |
|
2.1.3 Конструкции трансформаторов для сварочных выпрямителей |
|
2.1.4 Регулирование силы сварочного тока |
|
2.2 Дроссели. Использование дросселей в сварочном производстве. Регулирование сварочного тока с помощью дросселей |
|
2.3 Вентили (диоды). Использование диодов в сварочном производстве |
|
2.4 Тиристоры. Использование тиристоров в сварочном производстве |
|
2.5 Транзисторы. Использование транзисторов в сварочном производстве |
|
2.6 Циклоконверторный трансформатор |
|
2.7 Трансформаторы с фазовым управлением. Принципиальная схема и регулирование режима в тиристорном трансформаторе |
|
2.8 Принцип действия и режимы инверторного источника |
|
2.8.1 Транзисторный инверторный источник |
|
2.8.2 Тиристорный инверторный источник |
|
|
|
3 Датчики. Использование датчиков в сварочном производстве |
|
3.1 Датчики. Принцип работы датчиков |
|
3.1.1 Датчики температуры |
|
3.1.2 Датчики давления |
|
3.1.3 Датчики расхода и скорости |
|
3.1.4 Датчик направления |
|
3.1.5 Газовые датчики |
|
3.1.6 Датчики магнитного поля |
|
3.1.7 Оптические датчики |
|
3.1.8 Датчики положения |
|
3.1.9 Датчики ИК-излучения |
|
3.1.10 Датчик уровня |
|
3.2 Применение датчиков в сварочном производстве |
|
3.2.1 Автоматическое регулирование длины дуги |
|
3.2.2 Способы контроля величины проплавления с обратной стороны свариваемого изделия |
|
3.2.3 Следящие системы с копирными датчиками прямого и непрямого действия |
|
3.2.4 Системы непрямого действия с бесконтактными датчиками |
|
3.2.4.1 Следящие системы с электромагнитными датчиками |
|
3.2.4.2 Использование сварочной дуги в качестве бесконтактного датчика |
|
3.2.4.3 Системы с дуговыми сенсорами |
|
|
|
4 Общая характеристика систем регулирования и управления объектами сварки |
|
4.1 Объект управления и регулирования |
|
4.2 Основные типы систем автоматического регулирования и управления |
|
4.2.1 Системы автоматики |
|
4.2.2 Системы автоматического регулирования |
|
4.2.3 Непрерывное, релейное и импульсное регулирование |
|
4.2.4 Системы связного и несвязного регулирования |
|
4.2.5 Системы управления с математической моделью |
|
4.2.6 Микропроцессорные системы автоматического управления |
|
|
|
5 Управление процессами и оборудованием при дуговой сварке |
|
5.1 Структура сварочного контура и возмущающие воздействия |
|
5.2 Электрические характеристики сварочного контура |
|
5.3 Динамические свойства источника |
|
5.4 Начальное зажигание дуги |
|
5.5 Принципиальная устойчивость системы «источник—дуга» |
|
5.6 Устойчивость при сварке с короткими замыканиями |
|
5.7 Стабильность параметров режима сварки |
|
5.8 Автоматическое регулирование параметров режима сварки |
|
5.9 Управление переносом электродного металла |
|
5.10 Управление формированием сварного шва |
|
5.11 Системы управления сварочными источниками |
|
5.12 Процесс STT (Surface Tension Technology) сварки |
|
5.13 Процесс СМТ (Cold Metal Transfer) сварки |
|
5.14 Технология высокопроизводительной сварки (HIGH-SPEED) |
|
5.15 Трансформатор с импульсным стабилизатором |
|
5.16 Технологическая характеристика и особенности управления сварочными источниками питания неплавящимися электродами |
|
|
|
6 Системы управления контактной сваркой |
|
6.1 Машины для контактной сварки |
|
6.2 Особенности протекания процессов при точечной и шовной сварке |
|
6.3 Типы и основные компоненты систем программного управления |
|
6.4 Разновидности систем программного управления |
|
6.5 Системы автоматического регулирования электрических параметров режима сварки |
|
6.6 Разновидности способов и особенности протекания процессов стыковой сварки |
|
6.7 Автоматическое управление предварительным подогревом при стыковой сварке |
|
6.8 Системы программного управления процессом оплавления при стыковой сварке |
|
|
|
РАЗДЕЛ 2 Основы механизации и автоматизации сварочного производства |
|
|
|
1 Основные пути автоматизации производственных процессов их назначение и преимущества |
|
1.1 Понятия и определения, используемые в производственных процессах |
|
1.2 Типы и виды производства |
|
|
|
2 Мероприятия направленные на повышение производительности труда и эффективности производства |
|
|
|
3 Проектирование сварных конструкций |
|
3.1 Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства |
|
3.2 Рациональное проектирование и технологичность сварных конструкций |
|
|
|
4 Классификация сварных конструкций 4.1 Балки и колонны |
|
4.2 Балочные конструкции |
|
4.3 Решетчатые конструкции |
|
4.4 Оболочковые конструкции |
|
4.5 Корпусные транспортные конструкции |
|
4.6 Детали машин и приборов |
|
|
|
5 Механизмы и приспособления, используемые при сварке |
|
5.1 Основные технологические требования, предъявляемые к сборочно-сварочной оснастке |
|
5.2 Деформации в сварных металлоконструкциях и способы их устранения |
|
5.3. Транспортирующие механизмы |
|
5.4 Заготовительные операции |
|
|
|
6 Силовые механизмы сборочно-сварочных приспособлений |
|
6.1 Механические зажимы |
|
6.2 Электромеханические зажимные устройства |
|
6.3 Пневматические устройства |
|
6.4 Накладные кондукторы |
|
6.5 Магнитные зажимы |
|
6.5 Кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры |
|
6.6 Сварочные роботы |
|
6.7 Сварочные автоматы |
|
|
|
7 Применение средств автоматизации при изготовлении сварных конструкций |
|
7.1 Изготовление сварных балок |
|
7.2 Выполнение стыков балок и стержней |
|
7.3 Изготовление рамных конструкций |
|
7.4 Изготовление решетчатых конструкций |
|
7.5 Изготовление конструкций оболочкового типа |
|
7.6 Сосуды, работающие под давлением |
|
7.6.1 Сварка тонкостенных сосудов |
|
7.6.2 Сварка сосудов со средней толщиной стенки |
|
7.6.3 Сварка толстостенных сосудов |
|
7.6.4 Сварка многослойных сосудов |
|
7.7 Изготовление сварных труб |
|
7.7.1 Изготовление прямошовных сварных труб |
|
7.7.2 Изготовление сварных труб со спиральным швом |
|
7.8 Сварка стыков труб |
|
7.8.1 Сварка поворотных стыков труб |
|
7.8.2 Сварка неповоротных стыков труб |
|
|
|
Заключение |
|
|
|