8.1 Характеристики систем управления процессом сварки

Назад: 7.4 Регулирование процесса контактной сварки

Глава 8. САУ ПРОЦЕССАМИ КОНТАКТНОЙ И ДУГОВОЙ СВАРКИ

8.1 Характеристики систем управления процессом сварки

Использование систем управления на базе современных мини- и микроЭВМ дает возможность принять и обработать достаточно большой объем информации. Это позволяет вести контроль и управление процессом сварки на основании объективных количественных оценок различных критериев сварочного производства [9]:

· качества сварных швов и свариваемых конструкций в целом;

· производительности сварочных работ, в том числе по наладке, ремонту и техническому обслуживанию сварочного оборудования, настройке и оптимизации параметров режима и т. п.;

· себестоимости сварочных работ,

· работ по контролю качества сварных швов,

· затрат электроэнергии, материалов и т. п.

Этими критериями можно пользоваться для управления процессом сварки как на высокопроизводительных автоматических и полуавтоматических сборочно-сварочных линиях, так и на участках по изготовлению уникальных конструкций, где к надежности сварных конструкций предъявляются повышенные требования. Изучение требований, технических и технологических особенностей сварочного производства позволило сформулировать основные задачи систем управления, в том числе и АСУ ТП для контактной и дуговой сварки.

Улучшения качества и повышения стабильности прочностных характеристик сварного соединения можно достигнуть с помощью:

· 100%-ного контроля параметров режима сварки и оперативного обнаружения и сигнализации об отклонении параметров от заданных значений;

· стабилизации и оптимизации режима сварки;

· своевременной выдачи информации о нарушении технологического процесса с указанием причин, вызвавших это нарушение;

· контроля качества сварки и своевременной выдачи информации о браке в виде, позволяющем анализировать причины возникновения брака;

· оптимального распределения нагрузки на сеть.

Повышения ритмичности работы линий сварки и сокращения простоев оборудования добиваются:

· непрерывным контролем технического состояния оборудования и оперативным обнаружением неисправностей с возможностью идентификации неисправных узлов;

· контролем циклограмм работы оборудования и своевременным обнаружением отклонения от нормы.

Повышают производительность работы линий и увеличивают объемы выпускаемой продукции с помощью:

· уменьшения доли исправимого и неисправимого брака;

· повышения ритмичности производства;

· сокращения простоев оборудования;

· увеличения скорости работы автоматических линий при оптимальном управлении ЭВМ.

Эффективность работы ремонтных и других цеховых служб можно повысить при использовании статистически обработанной информации (за смену, декаду, месяц) в виде количественных оценок стабильности параметров режима сварки, качества соединений, объема выпускаемой продукции, простоев оборудования и т. д. (табл.8.1).

Таблица 8.1 Функции систем автоматического управления сварочными процессами с помощью ЭВМ

Система управления	Управление
Система управления	в реальном времени	в ходе производства
Локальная система автоматического управления (САУ)	Программное управление параметрами режима и перемещения сварочного инструмента; измерение, сбор и первичная обработка данных о процессе; контроль, сигнализация и регулирование параметров режима сварки; контроль и сигнализация о состоянии сварочного оборудования; контроль качества сварки по математическим моделям процесса	Формирование таблицы сообщений о ходе процесса сварки и состоянии оборудования; периодическая выдача сообщений системе верхнего уровня; прием от ЭВМ уровня II, запись в память управляющих программ
Интегрированная система управления сварочным производством (линией, участком, цехом) (АСУ ТП СВ)	Наблюдение: · за локальными САУ и сбор данных о процессе, · за изменением коэффициентов, уставок и параметров в управляющих программах локальных САУ; · за распределением мощности питающей сети между сварочными установками; · за резервным управлением процессом в случае выхода из строя локальной САУ	Выдача управляющих программ в локальные САУ; печать технологических паспортов на сварные конструкции; расчет и выдача на печать статистических данных о работе локальных САУ и сварочного производства в целом; учет расхода электроэнергии, газа, воды, сварочных материалов; формирование и печать таблиц о состоянии оборудования и заданий службе ремонта; выдача статистических данных о ходе сварочного производства в ЭВМ уровня III (АСУ предприятием)
Автоматизированная система управления предприятием (АСУП)	–	Планирование сварочного производства

Выход из строя ЭВМ централизованной системы приведет к потере управления и остановке всего производства. Выход из строя микропроцессора на нижнем уровне иерархической системы скажется лишь на работе одной сварочной машины или выполнении процесса, в то время как другие процессы будут продолжать выполняться. Причем в этом случае возможны варианты, когда компьютер второго уровня перераспределит нагрузку между другими ЭВМ или возьмет нагрузку на себя.

Так называемые интегрированные АСУ ТП целесообразно строить по иерархическому принципу (рис.8.1) с многоуровневой модульной структурой. Выход из строя ЭВМ централизованной системы приведет компьютер второго уровня к перераспределению нагрузки между другими ЭВМ или возьмет нагрузку на себя.

Рис. 8.1. Схема иерархической системы управления сварочным производством

Общую систему управления сварочным производством можно строить поэтапно. Вначале создать только локальные системы или первые два уровня иерархии управления (рис.8.1). По мере появления нового сварочного оборудования, снабженного системой управления уровня I, оно может подключаться к системе уровня II без использования дополнительной аппаратуры.

На самом низком уровне иерархии (уровень I) осуществляется непосредственное управление одной машиной или одним сварочным процессом в масштабе реального времени. В ЭВМ этой системы должны быть введены программы и данные для такого управления. В целях минимизации памяти ЭВМ на уровне II должны выполняться программы, используемые локальными системами с применением ЭВМ (уровень I), а также таблицы коэффициентов, уставок и параметров, необходимых для управления процессом сварки. Эти программы и данные записывают в память микроЭВМ по требованию оператора.

Наиболее критическими являются функции управления сварочным процессом на уровне, где микроЭВМ должна непрерывно контролировать и регулировать протекание процесса. На уровне II (управление производством) и III (управление предприятием) ЭВМ работает в режиме пакетной обработки данных, причем ЭВМ уровня II выполняет роль супервизора. Поскольку ЭВМ непосредственно не участвует в управлении процессом, то требования к ее надежности меньше, чем к компьютеру локальной системы на самом низком уровне. Так как ЭВМ уровня II поддерживает связь с каждым микропроцессором уровня I только периодически, то одна ЭВМ может контролировать большое число установок. Благодаря такой иерархической структуре построения системы управления существенно повышается ее надежность, в том числе и в результате значительного сокращения линий связи между системами. Вся информация, необходимая для управления процессом сварки, замыкается на микропроцессоре локальной системы управления. Между ЭВМ уровней I и II потребуется простая линия связи, из чего уменьшится стоимость системы и повысится помехоустойчивость линий.

Практика показывает, что применительно к действующим сборочно-сварочным линиям и сварочным установкам (например, в автомобильной промышленности, авиастроении), а также к другому сложному сварочному оборудованию на первом этапе целесообразно создать информационно-измерительные системы (ИИС) с применением ЭВМ. Такие системы обеспечивают непрерывное получение информации об основных параметрах режима сварки и стояния оборудования, обработку этой информации и определение основных статистических характеристик процесса (СХП).

Внедрение этих систем позволит повысить качество сварных конструкций, снизить потери от брака посредством корректирования режимов сварки, сократить простои оборудования благодаря возможности предсказания аварийных ситуаций в ходе производства.

Далее: 8.2 Измерение параметров режима управления при дуговой и контактной сварки