- •2 Дугове зварювання .......................................................................... 109
- •3 Електрошлакове зварювання ........................................... 231
- •4 Електронно-променеве зварювання ................................................... 296
- •6 Гнучка автоматизація і промислові роботи .................................. 507
- •1 Елементи теорії автоматичного регулювання
- •1.1 Загальні поняття і визначення
- •1.1.1 Основні властивості регульованого
- •1.2 Передавальні функції і частотні характерстіки
- •1.2.1 Передавальні функції
- •1.2.2 Амплітудно – фазові характеристики
- •1.3 Динамічні ланки систем автоматичного регулювання
- •1.3.1 Підсилювальна ланка
- •1.3.2 Стійка аперіодична ланка першого порядку
- •1.3.3 Нестійка аперіодична ланка першого порядку
- •1.3.4 Стійка коливальна ланка
- •1.3.5 Диференціююча ланка першого порядку
- •1.3.6 Інтегруюча ланка
- •1.3.7 Ланка запізнення
- •1.4 Стійкість автоматичних систем керування Поняття про стійкість систем автоматичного регулювання
- •1.4.1 Критерій стійкості Гурвіца
- •1.4.2 Критерій Найквіста-Михайлова
- •1.4.3 Елементи аналізу якості процесу регулювання
- •1.5 Загальні питання автоматизації зварювальних процесів і установок
- •1.5.1 Автоматизація зварювальних процесів і комплексна автоматизація зварювального виробництва
- •1.5.2 Об'єкти автоматичного керування при зварюванні
- •1.5.3 Системи керування варювальними процесами і установками
- •1.5.4 Технічні засоби систем автоматичного керування
- •2 Дугове зварювання
- •2.1. Характеристика об'єкта керування
- •2.2 Програмне керування зварювальними циклами
- •2.3 Автоматичні регулятори напруги і струму дуги
- •2.4. Системи автоматичного регулювання вильоту електрода
- •2.5 Основи методики вибору автоматичних регуляторів дуги за заданими показниками якості зварного шва
- •2.6 Керування плавленням і перенесенням електродного металу
- •2.7 Керування параметрами поперечного перерізу швів
- •2.8 Системи магнітного керування формуванням і кристалізацією зварних швів
- •2.9 Автоматизація керування положенням зварювального пальника при зварюванні і наплавленні
- •2.10 Універсальні та спеціалізовані зварювальні автомати
- •2.11 Автоматизовані складально-зварювальні установки і верстати
- •— Кондуктор «супутник»;
- •— Обертач
- •3 Електрошлакове зварювання
- •3.1 Електрошлаковий процес як об'єкт керування. Класифікація систем автоматичного регулювання
- •3.2. Системи регулювання струму і напруги
- •3.3 Регулювання рівнів металевої та шлакової ванн
- •3.4 Дозування компонента шлаку при електрошлаковому зварюванні протяжних швів
- •3.5 Основні тенденції розвитку сак ешз
- •3.6 Автоматизовані системи керування технологічним процесом електрошлакового зварювання
- •4 Електронно-променеве зварювання
- •4.1 Характеристика об'єкта керування
- •4.2 Вимоги до властивостей локальних регуляторів параметрів режиму
- •4.3 Локальні регулятори параметрів режиму
- •4.4 Програмне керування параметрами режиму епз
- •4.5 Автоматичне керування якістю зварного шва
- •4.6 Системи наведення і автоматичного напрямлення електронного променя по стику зварюваних кромок
- •4.7 Застосування еом для керування процесом епз
- •5 Керування процесами контактного зварювання і зварювання тиском
- •5.1 Контактне точкове (шовне) зварювання як об'єкт автоматичного керування
- •5.2 Типові структури та основні пристрої систем автоматичного керування процесом 1 машинами точкового і шовного зварювання
- •5.3 Типові регулятори циклів зварювання
- •5.4 Автоматичне регулювання параметрів точкового та шовного зварювання
- •5.5 Контроль і керування процесами зварювання за математичними моделями
- •5.6 Інформаційно-вимірювальні та діагностичні системи
- •5.7 Системи керування процесами точкового і шовного зварювання на однокристальних мікроЕом
- •5.8 Особливості автоматичного керування контактним мікрозварюванням
- •5.9 Керування контактним стиковим зварюванням
- •5.10 Автоматизація процесів термообробки з'єднань при стиковому контактному зварюванні
- •5.11 Автоматизація дифузійно–вакуумного зварювання
- •5.12 Автоматизація процесів високочастотного зварювання
- •5.13 Автоматизація зварювання тертям
- •6 Гнучка автоматизація і промислові роботи
- •6.1 Суть, методи і засоби гнучкої автоматизації зварювального виробництва
- •6.2 Маніпулятори зварювального інструменту і виробу з програмним керуванням
- •6.3 Числове програмне керування (чпк) складально-зварювальним устаткуванням і зварювальними роботами
- •Перелік використаних джерел
- •Додатки
6 Гнучка автоматизація і промислові роботи .................................. 507
6.1 Суть, методи і засоби гнучкої автоматизації
зварювального виробництва ...................................................................... 507
6.2 Маніпулятори зварювального інструменту і виробу
з програмним керуванням ................................................................................. 517
6.3 Числове програмне керування (ЧПК) складально-зварювальним устаткуванням і зварювальними роботами ...................................... 525
Перелік використаних джерел........................................................... 537
Додатки............................................................................................... 539
Вступ
Із використанням зварювання виготовляються як великогабаритні конструкції типу резервуарів для зберігання нафтопродуктів місткістю до 50 тис. м3 заввишки до 18 м, морських траулерів завдовжки до 250 м і вантажопідйомністю до 150 тис. т, так і пристрої мікроелектроніки. Прагнення до стабілізації якості зварних з'єднань і зниження трудомісткості при виготовленні їх поряд із високими швидкостями здобуття та обробки інформації про параметри технологічного процесу, потрібної для його керування,— це важливий стимул автоматизації зварювальних процесів і установок.
Комплексна автоматизація зварювального виробництва передбачає одночасна керування багатьма взаємопов'язаними об'єктами, серед яких зварювальний процес є ключовим, що визначає кінцеві властивості та експлуатаційну надійність зварних з'єднань і конструкцій.
Загальна характеристика об'єктів автоматичного керування при зварюванні, сучасних засобів автоматизації, особливостей застосування різних принципів регулювання і систем автоматичного керування зварювальними процесами та установками подана в розд. 1.
Розд; 2—5 присвячені автоматизації типових зварювальних процесів на основі їхнього аналізу як об'єктів керування, обгрунтування завдань і розгляду раціональних шляхів і засобів автоматичного керування цими процесами. Подано приклади комплексного розв'язування завдань керування в складально-зварювальних установка.
Обмежені можливості традиційних методів автоматизації в умовах частої змінюваності об'єктів зварювального виробництва сприяли розвитку методів і засобів гнучкої автоматизації, застосовуванню промислових роботів для зварювання. Цей напрям автоматизації зварювального виробництва викладено у розд. 6.
1 Елементи теорії автоматичного регулювання
1.1 Загальні поняття і визначення
Основною задачею всякої системи автоматики є автоматичне регулювання одного або декількох параметрів технологічного процесу.
Регулюванням називається процес підтримки на постійному рівні якого-небудь параметра, зміна його по заданому закону або програмі, або процес відновлення порушеного режиму. Розрізняють ручне і автоматичне регулювання.
При ручному регулюванні на регулюючий орган впливає людина, що спостерігає за ходом процесу, при автоматичному — спеціальний пристрій, званий автоматичним регулятором.
Пристрій, в якому регулюється яка-небудь величина або параметр, називається регульованим об'єктом, а величини або параметри, що піддаються регулюванню, — регульованими величинами. Системою автоматичного регулювання (САР) називається сукупність регульованого об'єкту і автоматичного регулятора.
САР може бути виведена з стану рівноваги шляхом дії (збурюючої або регулюючої) на регульований об'єкт. Збурюючою називається всяка зовнішня дія на регульований об'єкт, яка прагне викликати відхилення регульованої величини від її заданого значення. Регулюючою називається дія регулятора на регульований об'єкт для забезпечення протікання в ньому процесу по заданому закону так, щоб регульована величина стала рівною її заданому значенню.
Об'єкти (стійкі, нейтральні, нестійкі) – машини, пристрої або процеси по-різному можуть реагувати на відхилення параметрів процесу від заданого.
У стійких об'єктах регульована величина при відхиленні її від заданого значення без дії регулятора приймає колишнє значення, як тільки буде усунена причина, що викликала це відхилення; в цьому випадку говорять, що такий об'єкт володіє властивістю самовирівнювання. В нейтральних об'єктах регульована величина за таких же умов приймає нове довільне значення, і тоді говорять, що такий об'єкт позбавлений самовирівнювання. В нестійких об'єктах регульована величина теоретично необмежено зростає (або спадає); про такий об'єкт кажуть, що він володіє негативним самовирівнюванням. Наприклад, швидкість швидкохідного дизеля після скидання навантаження на холостому ході різко зростає (машина йде в рознесення).
Тому тільки стійкі об'єкти можуть іноді працювати без регулятора, а для нейтральних і нестійких об'єктів необхідний регулятор.
У загальному випадку до складу автоматичного регулятора входять наступні елементи: вимірювальний пристрій, задаючий пристрій, елемент порівняння, управляючий пристрій, виконавчий пристрій і елемент зворотного зв'язку. Всі ці елементи не завжди з'єднані в одній конструкції (апараті), а можуть розташовуватися окремо, наприклад — датчики.
У вимірювальному пристрої (датчику) вимірюється регульована величина і перетвориться в зручну для подальшої передачі величину, яка повинна бути фізично однаковою з величиною, що виходить із задаючого пристрою. В елементі порівняння ці дві величини порівнюються і різниця між ними (помилка) передається в управляючий пристрій. Тут одержана інформація переробляється відповідно до певних законів - алгоритмів управління і видається команда на виконавчий механізм, який і реалізує дію на регульовану величину, наприклад, шляхом зміни потоків продукту. Елемент зворотного зв'язку коректує дію виконавчого механізму для точного дотримання установленого алгоритму керування.
Таким чином, регулювання реалізується сприйняттям, переробкою і передачею інформації в системі регулювання.
Якщо управляюча або регулююча дія залежить від результату цієї дії на об'єкт, то її називають регулюванням по замкнутому циклу або замкнутою системою автоматичного регулювання. Якщо ж управляюча або регулююча дія не залежить від результатів цієї дії, її називають регулюванням по розімкненому циклу або розімкненою системою регулювання.
У замкнутій САР автоматичний регулятор пов'язує регульовану величину з регулюючим органом. Такий зв'язок прийнято називати зворотним, оскільки він направлений протилежно до ходу регулюючої дії від елементу до елементу САР.
Зворотний зв'язок (додатній і від’ємний, жорсткий і гнучкий) реалізується за допомогою важелів редукторів і зубчатих передач, електричних з’єднань і кабелів гідравлічних і пневматичних передач і ін.
Додатним називається такий зворотний зв'язок, сигнал якого вводиться в елемент САР з тим же знаком, що і основний сигнал регулятора, тобто складається з ним.
Від’ємний — це такий зворотний зв'язок, сигнал якого вводиться в елемент САР із знаком, протилежним знаку основного сигналу регулятора, тобто віднімається від нього.
Жорсткими називаються такі зворотні зв'язки, які подають на управляючий пристрій сигнал, пропорційний переміщенню регулюючого органу. При цьому дія зв'язку припиняється, як тільки закінчується переміщення регулюючого органу. Сигнал від зворотного зв'язку, як правило, протилежний по своїй дії сигналу від датчика (чутливого елементу). Жорсткі зворотні зв'язки діють як при сталому русі, так і в перехідному процесі.
Гнучкими або ізодромними називаються такі зворотні зв'язки, які подають на управляючий пристрій сигнал, пропорційний швидкості переміщення регулюючого органу. Гнучкий зворотний зв'язок діє під час перехідного процесу.