Введение

Современное сварочное оборудование имеет высокую степень автоматизации. Автоматизация сварочных процессов обеспечивает повышение производительности труда, качества продукции и эффективности всего производства.

В сварочных процессах при современном производстве решаются комплексные задачи по автоматизации основных, заготовительных, транспортных, сварочных и отделочных операций. Однако в силу специфики производства решаются и отдельные операции автоматизации технологического процесса сварки. Это зависит от программы выпуска продукции, качества требуемых сварных соединений и других факторов производства.

В необходимости удовлетворить потребности производства с оптимизацией самого технологического процесса сварки по критериям экономического эффекта или экономии материальных и трудовых ресурсов, также по обеспечению заданного качества и по срокам изготовления продукции будет заключаться инженерная работа на производстве.

Какой тип сварочного оборудования необходимо выбрать для заданного типового технологического процесса изготовления продукции? На этот вопрос инженеры должны ответить, работая на заводах, в научно-исследовательских институтах.

Полностью ли автоматизировать производство или частично? В этом заключаются решения инженерных задач применительно к характеру работ по изготовлению продукции.

При полной автоматизации производственный процесс идет полностью без участия человека, за ним остаются лишь функции предварительной настройки оборудования, включения и наблюдения за его ходом. Примером полной (или почти полной) автоматизации может служить дуговая сварка с помощью аппарата АДС-1000, снабженного следящей системой. Здесь все движения в процессе сварки механизированы, а функции сварщика (регулирование режима дуги и коррекции положения электрода) выполняются автоматически.

Все автоматические устройства можно разделить на автоматы (или полуавтоматы) и автоматические регуляторы (или системы). У автоматов или автоматического оборудования периодическая загрузка, смена инструмента, контроль, подналадка выполняются по ходу или автоматически. Останов работы необходим только для наладки. У полуавтомата или автоматизированного оборудования для повторения процесса, снятия изделия, установки заготовки, пуска требуется вмешательство человека.

Автоматические регуляторы или системы поддерживают неизменными или определенным образом изменяют физические параметры в техническом устройстве или технологическом процессе.

В последние годы применяются в производстве промышленные роботы-автоматы, характеризующиеся разнообразием выполняемых операций и значительной мобильностью.

Роботы - это универсальные автоматические манипуляторы с программным управлением для воспроизведения управляющих и двигательных функций человека, обладающие способностью к адаптации.

Автоматическое, автоматизированное и механизированное оборудование в производственных цехах объединяется в группы. Одна из них, поточная линия - это производственный участок станков или машин, специализированный на выполнении одной или нескольких однотипных операций технологического процесса.

Автоматическая линия состоит из группы станков-автоматов, объединенных общей системой управления и общими транспортными устройствами с единым темпом. На автоматизированном заводе, цехе или участке все технологические процессы основного производства выполняются с помощью автоматов, автоматических линий и других средств автоматизации.

Целью изучаемого курса"Теория автоматического управления и автоматизация сварочных процессов" является ознакомление будущего инженера по сварке с основами автоматики, особенностями, современным состоянием и перспективами автоматизации сварочных процессов.

Предметом дисциплиныявляется теория автоматического регулирования в сварочных процессах.

Отсюда возникают и задачи курса:

- овладение основами автоматики и умение провести анализ и выбор известных систем регулирования или провести их моделирование применительно к конкретным условиям сварки;

- ознакомление с основными типами автоматизированного сварочного производства;

- умение управлять сварочными процессами с применением средств автоматизации и вычислительной техники.

Место дисциплины в подготовке по специальности 1205

Дисциплина "Автоматика и автоматизация сварочных процессов" основана на знании высшей математики, электротехники с основами электроники, источников питания для сварки, теории сварочных процессов, гидравлики, гидромашин, пневмопривода и теоретической механики.

В свою очередь, эта дисциплина является базовой для специализации "Оборудование и технология сварочного производства".

Основные направления развития сварочного производства и назначение его в автоматизации

Комплексную автоматизацию сварки, в общем случае, можно рассматривать как совокупность решения двух задач:

I - ориентированного движения рабочего органа (электродов, дуги, луча) по заданной пространственной траектории, обеспечения требуемого цикла сварки и закона управления технологическими параметрами (скоростью сварки, силой тока, напряжением на электродах, скоростью подачи проволоки;

II - механизации подготовительных сварочных и транспортных операций.

Задача I касается автоматизации собственно процесса сварки и составляет предмет изучения курса. Особенности этой задачи:

- необходимость изучения свойств технологического объекта регулирования процесса сварки с целью построения расчетных моделей;

- определение критериальных физических и геометрических параметров объекта и качества сварки, разработка способов измерения критериальных параметров в процессе сварки;

- исследование сварочного контура на моделях;

- разработка замкнутых систем автоматического регулирования различных критериальных параметров объекта.

В настоящее время на базе теоретических работ ученых Е.О.Патона, Б.Е.Патона, В.К.Лебедева, Э.А.Гладкова, Н.С.Львова создаются АСУ с многопараметрическим контролем сварочных установок, АСУ ТП сварки, а также информационные системы для сборочно-сварочного цеха как подсистемы будущих автоматизированных систем оперативного управления сборочно-сварочного производства.

Сложность и специфика задач автоматизации сварочных процессов обусловлена необходимостью учитывать все 4 состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазменное.

Мало встречается отраслей науки, в которых так широко применяются модели физических процессов, происходящих в сварочном контуре (электрических, электромагнитных, тепловых, механических, гидродинамических, плазменных). Кроме этого, при математическом описании процессов сварки приходится сталкиваться с нелинейными математическими моделями. Ведь электрическая дуга является идеальным нелинейным элементом. Для решения нелинейных дифференциальных уравнений по моделям возникает необходимость применения цифровых вычислительных машин. Кроме этого, анализ точностных параметров математических моделей, описывающих физические процессы сварки, выявляет возможность применять вероятностные методы со статистическим моделированием.