側(cè)墻龍門式雙頭自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)是80年代初從東德引進(jìn)，用于鐵路車輛冷藏車側(cè)墻板與側(cè)墻立柱的全自動(dòng)點(diǎn)焊。由于該設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)，元器件損耗嚴(yán)重且缺少備件，故障率不斷提高，直接影響正常的生產(chǎn)過程，因此決定在維修該設(shè)備機(jī)械系統(tǒng)的同時(shí)進(jìn)行電器系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)的可編程控制器PLC控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

圖1　側(cè)墻板與側(cè)墻立柱連接的焊點(diǎn)分布

2．1　焊接裝置

圖2　焊接回路原理圖
2．2　龍門架運(yùn)行系統(tǒng)

圖3　龍門架運(yùn)行原理圖
2．4　PLC控制系統(tǒng)

根據(jù)要求，該P(yáng)LC系統(tǒng)由一個(gè)10槽母板、一個(gè)CPU模塊、5個(gè)ID212輸入模塊（每塊16點(diǎn)）、2塊OC225繼電器輸出的輸出模塊（每塊16點(diǎn)）、1塊ID212晶體管OC門的輸出模塊（16點(diǎn)）和1塊OC224獨(dú)接點(diǎn)（不互相共地，共8點(diǎn)）的繼電器輸出的輸出模塊所組成，各模塊在母板的分布如圖4所示。各模塊的地址與安裝在母板插槽的位置有關(guān)，它們之間可以互換。各模塊的類型、地址安排（通道號(hào)+通道內(nèi)順序號(hào)）、以及外接器件的類型和作用如表1和表2所示。
表1中所有輸入模塊的型號(hào)均為ID212，其中005通道中，龍門架軌跡選擇開關(guān)根據(jù)側(cè)墻立柱的距離的不同有兩種選擇，實(shí)質(zhì)上是選擇龍門架的其中一組步進(jìn)距離的光電開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)。小車軌跡選擇和焊點(diǎn)數(shù)選擇相配合，以選擇每根側(cè)墻立柱所需的焊點(diǎn)數(shù)。小車步進(jìn)距離的檢測(cè)是由兩組接近開關(guān)組成的。當(dāng)選擇上軌跡時(shí)，實(shí)際是選擇其中一組接近開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，此時(shí)可選焊點(diǎn)數(shù)為40和32；選擇下軌跡時(shí)可選焊點(diǎn)數(shù)為44、36和28點(diǎn)。
   
圖4　C200H模塊式PLC的I/O模塊分布 表1　輸入信號(hào)分配表 通道號(hào) 輸入信號(hào)類型 作　　用 005
（00～15） 選擇開關(guān) 墻板選擇、龍門架運(yùn)行軌跡選擇、焊點(diǎn)數(shù)選擇、手動(dòng)選擇、小車軌跡選擇等 006
（00～15） 按鈕開關(guān) 手動(dòng)龍門架快、慢、啟停；手動(dòng)油泵、水泵、風(fēng)機(jī)啟停；手動(dòng)小車啟停；自動(dòng)啟停等 007
（00～15） 行程開關(guān)、壓力和
熱繼電器觸點(diǎn) 龍門架前后極限位置、小車左右極限位置、溫度、壓力、流量等信號(hào) 008
（00～15） 光電開關(guān)
接近開關(guān) 龍門架步進(jìn)距離、步進(jìn)軌跡的光電開關(guān)小車步進(jìn)距離、步進(jìn)軌跡的接近開關(guān) 009
（00～06） 繼電器接點(diǎn) 龍門架運(yùn)行系統(tǒng)的變頻器的輸出及其運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)、兩臺(tái)MED點(diǎn)焊控制器輸出的其運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警信號(hào) 表2　輸出信號(hào)分配表 通道號(hào) 模塊型號(hào)及
輸出點(diǎn)類型 輸出器件類型 作　　用 000
（00～15） OC225
繼電器接點(diǎn) 指示燈、
發(fā)光二極管 龍門架、小車、油泵、水泵、風(fēng)機(jī)、水溫、變頻器、梅達(dá)控制器等系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示 001
（00～15） OC225
繼電器接點(diǎn) 繼電器線圈 小車左右行、風(fēng)機(jī)、油泵、水泵、電極上下運(yùn)行等中間繼電器 002
（00～11） OD212
晶體管OC門 數(shù)碼管 每個(gè)工件的焊點(diǎn)數(shù)記數(shù)（共四位）
焊件數(shù)記數(shù)（共四位）<顯示屏> 003
（00～06） OD224
繼電器獨(dú)接點(diǎn) 繼電器線圈 兩臺(tái)梅達(dá)控制器的焊接啟動(dòng)、變頻器速度選擇、正反轉(zhuǎn)控制信號(hào) 
3　系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計(jì) 　　根據(jù)該系統(tǒng)的要求，通過分析，可把側(cè)墻龍門式雙頭自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為手動(dòng)、自動(dòng)和故障三種狀態(tài)。由于系統(tǒng)中相互連鎖關(guān)系較多，動(dòng)作循環(huán)過程較復(fù)雜。通過對(duì)其原理、動(dòng)作順序進(jìn)行深入剖析可將整個(gè)系統(tǒng)的PLC控制軟件設(shè)計(jì)分為手動(dòng)、自動(dòng)、故障處理、顯示驅(qū)動(dòng)和綜合輸出驅(qū)動(dòng)五大模塊來解決。各模塊間的關(guān)系如圖5所示。
 
圖5　控制軟件的組成
 　　手動(dòng)部分主要用于焊前調(diào)整，其主要功能包括小車左右行、龍門架前后慢行、龍門架前后快行、電極升降、水泵、風(fēng)機(jī)運(yùn)行等。
故障部分主要用于焊機(jī)某一部分出現(xiàn)故障時(shí)。首先鎖定自動(dòng)焊接程序，使焊接過程不可進(jìn)行，同時(shí)允許某些手動(dòng)功能的運(yùn)行，以便進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試和維修，使故障的排除更加方便。
顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊是用戶的指示界面，它主要的功能是用來顯示每塊墻板的焊點(diǎn)數(shù)計(jì)數(shù)和所焊工件數(shù)計(jì)數(shù)。
綜合輸出模塊是手動(dòng)功能和自動(dòng)功能的最終驅(qū)動(dòng)模塊，手動(dòng)功能和自動(dòng)功能的程序模塊中利用PLC的內(nèi)部資源作為中間繼電器，來記憶程序運(yùn)行的各種中間狀態(tài)。綜合輸出模塊的輸出是根據(jù)這些中間繼電器的狀態(tài)在每個(gè)掃描周期內(nèi)進(jìn)行刷新。
自動(dòng)功能是整個(gè)控制軟件中最為復(fù)雜的一部分，也是整個(gè)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，圖6給出了自動(dòng)功能簡(jiǎn)化的狀態(tài)流程圖。其主要?jiǎng)幼黜樞虻奶攸c(diǎn)是在龍門架步進(jìn)運(yùn)行循環(huán)中包含小車步進(jìn)運(yùn)行的循環(huán)而實(shí)現(xiàn)逐個(gè)側(cè)墻立柱和逐個(gè)焊點(diǎn)的全自動(dòng)焊接過程。全自動(dòng)焊接的結(jié)束條件是龍門架前行到達(dá)前行的極限位置后，龍門架快回到原位停止。
 
圖6　全自動(dòng)焊接功能狀態(tài)流程圖
4　結(jié)束語 　　用C200H可編程控制器對(duì)進(jìn)口全自動(dòng)側(cè)墻雙頭龍門點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后，并經(jīng)投入使用兩年多的實(shí)踐證明，工作可靠、性能優(yōu)良。且改造后的元器件替代容易方便，用戶反應(yīng)良好。由此證明，用可靠性高、編程容易的PLC對(duì)一些早期進(jìn)口的設(shè)備的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是提高設(shè)備運(yùn)行效率和利用率的一種行之有效的方法。