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1、2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007年5月 沈阳 337 Miebach 焊机在镀锌线的应用 毕 飞，卢海峰 （本溪钢铁集团公司冷轧厂，本溪） 摘摘 要：要：介绍iebach 快速搭接碾压焊机在本钢镀锌线的应用，重点介绍了焊机设备组成、搭接电阻焊的焊接原理以 及焊机自动控制系统。 关键词关键词：iebach 焊机；焊接；碾压；控制 1 引言 随着镀锌工艺的发展， 对带钢焊缝的质量要求也越来越高。 本钢镀锌线从德国引进一台 Miebach 快速搭接碾压焊机，其型号为 NBP 17。该焊机具有焊接速度快，焊缝质量稳定可靠，设备操作简单， 操作方式多样化（操作方式分为手动方式、半自
2、动方式和全自动方式）等特点。通过该焊机的焊接 作用，将一卷卷带钢焊接起来，从而满足了镀锌线连续生产的要求。焊机位置如图 1 所示。 2 NBP 17 型焊机设备组成 NBP 17 型焊机主要由机械设备和自动控制系统组成。 焊机机械设备主要由活套装置、 对中装置、 入出口提升辊、夹紧装置、搭接台、倾斜台和型焊接机架等部分组成。焊机机械设备组成如图 所示。 2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007年5月 沈阳 338 3 焊接工作原理 搭接电阻焊的焊接工作原理就是将两块带钢按一定的搭接量搭接，并通以电流，利用带钢自身 的电阻、两块带钢之间及带钢与电极之间接触部分的集中电阻所产生的热量
3、，使电极接触部分的带 钢温度升高，最终熔化而焊接起来。焊接接头（即焊缝）产生的热量公式如下： Q 0.24 I2 R t = 0.24 E I t (1) 式中，Q 为热量；I 为电流；R 为焊接区电阻；t 为通电时间；E 为电极间电压。 从公式中可以看出，焊接接头产生的热量与焊接电流、焊接区电阻、焊接时间以及电极（焊轮） 间电压有关，而电极压力过高或过低也会对焊缝质量产生影响。因此，在对待焊带钢进行焊接时， 通过控制焊接电流、焊接时间及电极（焊轮）压力可以行成良好的焊缝。 4 焊机自动控制系统 4.1 系统硬件结构 本钢镀锌线 Miebach 焊机的自动控制系统采用了德国西门子 S5-155
4、U 系列 PLC 作为其逻辑顺 序控制部分，另外还有 WF470 CRT 显示系统、伺服控制器及可控硅控制器等设备。系统结构如图 3 所示。 SINEC H1 总线 C P U 946/947 WF 470 IP242 模拟输出板 1 模拟输出板 2 CP 143 IM308 数字输入输出板 SINEC L2 操作台 可控硅 控制器 焊接 变压器/整流器 C 型焊接 1#对中 4#对中 机架传动 传动 传动 图 3 焊机控制结构 焊机 PLC 选用的 CPU 为 946/947 型，属于中高档的中央处理器，有 128kBRAM 的存储内存， 每 1k 二进制语句扫描时间为 1.4 ms，中间标
5、志位 2048 个。该系统配有 4 个 32 位和 4 个 16 位的数 字输入板，以及 4 个 32 位和 4 个 16 位的数字输出板，另外，该系统还选用了一块能实现 SINEC L2 局域网的通讯板 IM308，用于焊机 PLC 与现场 ET200 站 I/O 点的通讯。为保证焊机全自动焊接以及 镀锌线连续生产的稳定性，焊机 PLC 必须与线上计算机建立通讯联系。该系统配置一块通讯处理器 驱动 装置 M 伺服 控制器 伺服 控制器 MM 2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007年5月 沈阳 339 板 CP143，通过 CP143 板，焊机 PLC 可以上镀锌线主控系统 S
6、INEC H1 总线，这样，焊机可与镀锌 线进行数据和信号交换。焊机通过 SINEC H1 总线接收带钢厚度、质量及联锁信号，完成全自动焊 接。 WF470 CRT 显示系统由显示器、键盘及 WF470 模板组成。WF470 模板直接插入焊机 PLC 框架 中，通过 PLC 框架上的母线连接，WF470 CRT 显示系统可与焊机 PLC 之间进行数据交换，完成焊 接参数和带钢参数选定、显示及焊机故障诊断、显示等功能。 C 型焊接机架和对中电动机速度是由焊机 PLC 给定，通过模拟输出板输出给伺服控制器及驱动 装置。 4.2 系统软件设计 根据工艺要求，焊机自动控制系统主要分为焊机顺序控制和焊接
7、电流控制等功能。 4.2.1 焊机顺序控制 Miebach 焊机顺序控制是由不同的顺序块（SB） 、程序块（PB）完成，并由组织块 OB1 进行调 用的。焊机自动顺序控制程序如图 4 所示： N Y 焊机入口对中 带尾定位开始 N N N Y Y 带钢头尾剪切并冲孔 焊机出口对中 带钢头尾搭接 N 开始焊接并碾压 Y 释放带钢 带头定位开始 焊机归位 N 图 4 焊机自动顺序控制程序框图 当一卷带钢运行完毕后，启动焊机自动顺序控制，如果焊机准备就绪，没有其它故障，带尾定 位开始，且带尾定位于出口夹紧装置前，并进行对中，使带尾处于镀锌线的中线上。下一卷带头定 位开始，定位于入口夹紧装置后，同样，
8、带头也要进行对中。紧接着，对带钢头尾多余的部分进行 剪切，同时进行冲孔（用于焊缝跟踪） 。带钢头尾进行搭接、焊接，并由碾压轮对焊缝进行碾压。结 束后，释放带钢，焊机各部件返回初始位置，等待下一个焊接周期。 4.2.2 焊接电流的控制 带尾定位完成？ 出口对中完成？ 带头定位完成？ 入口对中完成？ 焊机准备？ 启动自动控制 2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007年5月 沈阳 340 采用搭接电阻焊的焊机，其焊接电流的控制尤为重要。NBP 17 型焊机焊接电流系统主要由可控 硅控制器、焊接变压器/整流器 2 部分组成。另外还设计有焊流监视、温度监视、电压监视等监视元 件。 焊接主回
9、路为 3 相 380V 交流供电，为调节焊接电流，在焊机 PLC 中有专门控制焊接电流的程 序块。焊接时，根据不同规格的带钢，调用焊接参数数据块（该数据块把不同的带钢编成不同的序 号，每个序号包含有焊接速度、焊接电流、碾压力等数据） ，通过模拟输出板，输出 010V 直流电 压值至可控硅控制器。操作工也可通过 WF470 显示系统对焊接电流、焊接速度、碾压力等值进行设 定。焊接电流最大值为 25KA。另外，为保证焊机上下两个焊轮工作时的工作区域在带钢上，该系统 配有一块 IP242 计数器板、一个安装在驱动 C 型焊接机架的电机同轴丝杠上的检测装置，以及带钢 边缘检测装置，当焊接时，检测到带钢
10、边缘，记数开始，实际采集的脉冲数与焊接参数数据块中的 设定脉冲数进行比较，用来控制焊接电流的通断。 焊接变压器容量为 300KVA，二次侧输出约 5V 的低电压，输出经二极管整流（含电容滤波） ，以 直流的形式输出至焊轮。上下两个焊轮与被焊带钢构成回路，实现直流电流焊接。 结语 本钢镀锌线iebach 快速搭接碾压焊机于 1996 年 7 月投入使用。 该焊机采用碾压轮碾压的方式， 使焊缝的厚度达到了对焊的水平，而且焊缝具有光滑、平坦、焊接力强等优点。另外，该焊机选用 德国西门子设备作为其控制系统，与镀锌线主控系统基本配套，数据传输也准确无误，运行稳定可 靠。经过多年考核和应用，完全满足了镀锌生产工艺的要求，应用效果良好。 参考文献 1 李九岭.带钢连续热镀锌.北京：冶金工业出版社，1995 年