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IVC3可編程控制器PLC在桁架焊接設備上的應用
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摘要:隨著社會不斷的進步,對建筑行業提出了新的要求。我國的建筑行業正在由粗獷型轉化成綠色節約型。施工便捷、工期短、效率高成為了建筑行業的主調。鋼筋桁架疊合板作為一種新的樓板形式,促進了預制體的工廠化和標準化。鋼筋桁架的需求量不斷增加,促使鋼筋桁架自動焊接設備的不斷發展。 本文以IVC3 PLC和DA200伺服為電氣方案的鋼筋桁架自動成型設備為例,詳解鋼筋桁架設備的特點。

關鍵詞:鋼筋桁架  預制體 IVC3

一、引言

鋼筋桁架是將樓板中的上下層鋼筋在工廠加工成空間桁架的形式,并且通過斜腹桿連接成一個整體。鋼筋桁架是混凝土樓板的配筋,用來承受使用荷載。用鋼筋桁架制作的預制體不僅具有現場澆筑體的剛度,同時也具有較好的抗震性。鋼筋桁架的需求量在建筑行業里不斷的增加,對鋼筋桁架焊接設備有了極大的需求。

鋼筋桁架設備的發展使得鋼筋桁架的生產實現了機械化,有利于鋼筋排列均勻,混凝土保護層厚度一致,有利于提高混凝土預制體的質量。促進了我國建筑行業的發展。

現在北方市場的桁架焊接設備的電氣控制方案大多采用的是三菱Q系列的PLC+ 安川SGDM-75ADA的控制方案,不同廠家的氣缸折彎型的鋼筋桁架焊接設備,控制邏輯及操作方式幾乎相同,不能很好的展現不同廠家的特色。在往設備中送鋼筋的過程中如果鋼筋發生折彎只能把折彎的鋼筋剪斷,然后重新往設備中穿送鋼筋。初期進行機器調試時,工作繁瑣,給現場操作人員帶來了極大的不便。并且選用三菱Q系列的PLC+ 安川SGDM-75ADA的控制方案,電控成本較高。基于IVC3的控制方案中對客戶操作時感覺不便的地方進行了改進,操作和使用更加符合客戶的操作習慣。桁架的焊接制作效率也有所提升。

二、 設備/工藝介紹

2.1 設備原理(現場工況)

整 個桁架焊接設備分為兩部分:前部分設備的主要功能是用來對鋼筋進行粗校直,鋼筋彈力釋放并為后續的焊接設備提供鋼筋緩存。后部分設備主要的功能是鋼筋校直、頂壓成型、焊接并根據需要的桁架長度進行剪切。后部分設備(桁架制作焊接部分)有兩臺5.5KW的伺服和一臺7.5KW的伺服(伺服選用的是英威騰DA200系列)。其中一臺5.5KW的伺服(折彎伺服)和氣缸頂壓配合用來鋼筋折彎。為了避免焊接完成的桁架在向外輸送時,后面折好的鋼筋發生形變,另外一臺5.5KW的伺服配合7.5KW伺服完成焊接完成桁架的輸送同時給折彎伺服送折彎所需的細鋼筋的長度。

根據桁架的規格型號不同,折彎鋼筋的高度及底邊寬度會有所不同??梢酝ㄟ^設置折彎伺服的前進距離和返回位置參數實現不同型號桁架的制作。生產出的桁架樣品如圖1所示

 圖1桁架樣品圖

三、系統設計原理及特點

3.1 系統方案介紹

IVC3是英威騰高性能的小型PLC,支持電子凸輪/電子齒輪功能,具有出色的運動控制功能和靈活的通訊組網方式。DA200系列高性能交流伺服系統是英威騰為了滿足行業市場與用戶需求,以助力用戶產業升級為出發點,傾力打造的行業明星產品。領先的控制性能與行業需求結合只為激發伺服系統與應用環境的完美結合。方案拓撲及設備如圖2所示。

圖2-a方案拓撲圖

該圖為桁架焊接設備的后半部分設備,主要作用是,對五根鋼筋進行粗校直,鋼筋彈力釋放,鋼筋用量緩存。每個鋼筋通道有前、后、限位三個限位傳感器,實現自動送料,自動停止,過限故障報警停機(防止前邊設備出現拉扯)

鋼筋緩沖區的側面圖,前面為鋼筋的粗校直部分

圖2-b鋼筋緩沖區的側面圖

圖2-c 桁架折彎焊接部分

圖2-d電氣柜布局圖

3.1.1性能

IVC3出色的運動控制性能與DA200相結合可以實現對桁架設備的精確控制。IVC3+DA200的控制方案焊接觸的桁架與要求的桁架的規格誤差在±5%以內,完全符合產品要求。該方案極大提高了生產效率,原來控制方案客戶使用時最高生產速率為10m/min,現在的方案控制下桁架設備可以在11m/min的速度下平穩的運行。并且,在11m/min的運行速度下鋼筋桁架的實際裁剪長度與設定的桁架長度(>1m)誤差在±0.5mm以內。

3.1.2新方案其他方面的優勢

整個桁架設備有前送料伺服、后送料伺服和拱彎伺服(2 臺5.5KW和1臺7.5KW),三臺伺服。 原來的控制方案,客戶在調試的過程中存在很多操作不方便的地方。原來的控制方案中前送料伺服和后送料伺服始終是聯動的。在桁架折彎前向設備中穿鋼筋時,如果人為操作不當使得腹筋發生彎曲,只能將彎曲的鋼筋剪斷,重新向桁架設備中手動送入鋼筋。鋼筋材料浪費嚴重,調試過程繁瑣。

新的控制方案中對這個不足之處進行了改進,在系統中加入了“聯動/單動”功能選擇按鈕,正常操作時前送料伺服和后送料伺服聯動,保證送料平穩,防止在手動操作時由于操作不當使得手動折彎的鋼筋被拉直。如果由于操作不當使得腹筋發生彎曲,將“聯動/單動”按鈕旋至單動狀態,就可以單獨操作前送料伺服和后送料伺服,將彎曲的腹筋用伺服拉直,然后重新將“聯動/單動”按鈕選至聯動,保持聯動送料狀態。減少鋼筋浪費,減少調試時間。

原方案在手動操作的過程中,總是會出現頂壓氣缸與拱彎伺服人為操作順序錯誤,總是出現腹筋彎曲的問題。嚴重影響操作進程。新的控制方案在手動操作的中,頂壓氣缸與拱彎伺服做了“聯鎖/單動”按鈕,在“單動”狀態下可以對拱彎伺服與頂壓氣缸進行單獨操作。在“聯鎖”狀態下只需要操作“拱彎”按鈕就可以實現氣缸頂壓和拱彎的兩個動作。更加符合人為的操作習慣,避免了人為操作時出現的問題。極大的降低了手動操作的失誤率,縮短了設備調試時間,提高了生產效率。

四、 系統調試

4.1 調試步驟

1、檢查伺服控制器外部接線,確保制動電阻準確連接(伺服制動時耗能,使伺服快速停止),設定好伺服中制動電阻的參數。

2、點動伺服運行,監控伺服實時運行慣量比,根據伺服實際運行效果調整剛性、位置增益、速度增益和積分時間常數等參數,提高伺服的響應

3、檢查外部傳感器的信號,保證伺服運行中的安全性。

4、利用單步運行按鈕操作設備單步運行,確保PLC程序邏輯運行的合理性

5、在極低的運行速度下啟動設備自動運行,觀察自動運行情況下邏輯的合理性,并對系統邏輯及時調整,直到系統滿足工藝要求。

4.2 參數設置

功能碼

名稱

設定值

P0.03

位置控制模式

0

P0.20

位置指令選擇

0

P0.22

電機旋轉一圈脈沖數

10000

P0.23

脈沖輸入方式

0

P1.01

1慣量比

1000

P1.03

剛性

14

P2.00

1速度增益

52、

P2.01

1速度積分常數

18

P2.02

1位置增益

72

P2.10

速度前饋增益

30


客戶反饋新的控制方案下,桁架設備的調試時間縮短了很多,現場設備一直在用于桁架生產,設備運行穩定,設備操作方便,極大的提高了生產效率。

參考文獻

[1] 《DA200產品說明書》深圳市英威騰股份有限公司

[2] 《IVC系列小型可編程控制器編程手冊V1.4》
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