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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Steuereinheit für halbautomatische Schweißmaschine. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte Die Steuereinheit (im Folgenden als „Block“ bezeichnet) ist der Hauptbestandteil der halbautomatischen Schweißmaschine vom Typ PDG-312-1 (PDI-304) und dient dazu, den Schweißzyklus der halbautomatischen Maschine durch die Bereitstellung von Steuersignalen zu organisieren deren Organe.
Die Hauptparameter des Blocks:
Der Block bietet: dynamisches Bremsen; elektronischer Schutz des Motorankers vor Überlastung; Einschalten der Gasspülung während der Inbetriebnahme; Ausführung der Modi „Schweißen“ und „Einstellen“. Das Gerät bleibt betriebsbereit, wenn sich die Versorgungsspannung im Bereich von 0,90 bis 1,05 Un ändert. Im Setup-Modus bietet der Block:
Im Schweißmodus führt das Gerät Befehle zum Starten und Stoppen des Schweißens aus. Beim Erteilen des Befehls zum Beginn des Schweißens muss das Gerät: die Schutzgaszufuhr und die Schweißstromquelle einschalten; Schalten Sie bei ungeregelter Verschlusszeit (0,5 s) den Elektrodendrahtvorschub ein. Gewährleistung der Stabilität der Elektrodendrahtvorschubgeschwindigkeit mit einer Genauigkeit von ±10 % des eingestellten Wertes bei gleichzeitigem Wert der Versorgungsspannung von plus 5 % bis minus 10 % der Nennspannung und des Motorankerstroms von 0,3 In bis In. Wenn der Befehl zum Stoppen des Schweißens gegeben wird, muss das Gerät: den Anker des Elektrodendrahtvorschubmotors ausschalten und abbremsen; Schalten Sie die Schweißstromquelle nach einem bestimmten Zeitintervall (einstellbar durch den Einsteller) aus. Schalten Sie die Schutzgaszufuhr nach einem bestimmten Zeitintervall (einstellbar durch den Einsteller) ab. Der Block bietet die Möglichkeit, die Drehzahl des Antriebs zu regulieren, Schweißdraht aus dem Vorschubmechanismus des halbautomatischen Geräts zuzuführen sowie die erforderlichen Arbeiten im „Einstellmodus“ durchzuführen. Das Gerät und Funktionsprinzip des Blocks Der Elementblock steuert die halbautomatischen Schweißelemente (Elektromotor, Elektroventil, Schweißquelle), um halbautomatisches Schweißen zu ermöglichen. Der Elementblock (im Folgenden A3) besteht aus einer Gruppe von Elementen, die die Versorgungsspannung bilden; Steuerkreise für Schweißzyklen; Steuerschaltungen für den Betrieb von Elektromotoren. Die Gruppe von Elementen, die die Versorgungsspannung erzeugt, besteht aus: den Dioden VD26 – VD29, die den Ankerkreis des Vorschubmotors mit 62 V versorgen; Elemente R27; VD7; C7; R55; C17 sorgt für eine 15–18-V-Stromversorgung des MS und der Schaltkreiselemente; VD10-Elemente; VD13; C20, kompensiert den Einfluss der EMF der Selbstinduktion des Motors auf den Schalt-VS1; Diode VD8, die eine elektrische Verkabelung zwischen einer stabilisierten Spannungsquelle von 15 V und einer pulsierenden Spannungsquelle mit einer Frequenz von 100 Hz bereitstellt; Elemente C8;C16;C21 des Filters gegen Impulsgeräusche der Schweißquelle beim Betrieb im Modus „Schweißen“; Löschwiderstand R26 der 48-V-Stromversorgungswicklung des Vorschubmotor-Elektromotors; Löschwiderstand R30 zur 48-V-Stromversorgung der Magnetventilwicklung. Der Schweißzyklus-Steuerkreis besteht aus Mikroschaltungen D2 - D4, Transistoren VTZ - VT6, Thyristor VS4, Relais K1 und Elementen, die ihre Modi bereitstellen. Der Wechselrichter D2.4 ist eine Pufferkaskade, die den Zustand des Auslösers D4.2 steuert. Der Auslöser bestimmt wiederum die Betriebsdauer der Modi Punktschweißen und Langnahtschweißen (im Kurznahtschweißmodus ist Auslöser D4.2 nicht involviert). Vom Ausgang 11 des Wechselrichters D2.4 geht das Signal: zum Wechselrichter D2, der den Befehl zum Einschalten des Stromkreises gibt, der den Betriebsmodus des Magnetventils steuert: D2.З; VT5; D2.3; VT4; S4; an den Koinzidenzkreis D3.1, der den Betrieb des Steuerkreises des Elektrodendrahtvorschubmotors DA1 ermöglicht; VT2; VS1; VT1; VS3. Vom Ausgang D3.1 geht das Signal an den Stromkreis, der den Schaltmodus der Schweißquelle steuert (VT6; D2.1; VT3; K1). Gleichzeitig wird vom Ausgang 8 des Triggers D4.2 das Signal an die Koinzidenzschaltung D3.2 gesendet, die die dynamische Bremsung des Elektromotors und die Versorgung mit Elektrodendraht (VD22; R39; C19; R28; VS2) steuert. Der dynamische Bremsmodus wird nach dem Befehl „Schweißen beenden“ aktiviert. Betrachten Sie das Steuerschema des Schweißzyklus im Modus "Punktschweißen". In diesem Fall befindet sich S4 laut Diagramm in der oberen Position, S2 befindet sich im geöffneten Zustand – dem „Arbeits“-Modus. Wenn Sie die Taste am Brenner drücken (die Dauer des Drückens der Taste hat keinen Einfluss auf den Betrieb), entsteht ein positives Potenzial entsprechend dem Protokoll. „1“ (im Folgenden „1“) wird dem Eingang 12 D2.4 zugeführt. In diesem Fall liegt an 13 D2.4 eine logische „1“ von Pin 8 von D4.2 (Ausgangszustand des Triggers D4.2) über die angeschlossenen Kontakte des Schalters S4 an. Am Eingang des Wechselrichters D2.4 erscheint ein Protokoll. Null („0“), wodurch der Zustand des Triggers D4.2 mit einer Verzögerung geändert wird, deren Dauer durch die Entladezeit des Kondensators C12 über die Widerstände R36 bestimmt wird; R35 auf eine Spannung von weniger als 7 V. Während der „Punkt“ ausgearbeitet wird, ändern Manipulationen mit dem Knopf am Brenner den Zustand des Stromkreises nicht, weil An Pin 13 von D2.4 liegt kein Verbotssignal (Null) vom Direktausgang 8 des Triggers D4.2 an. Gleichzeitig wird vom Ausgang 11 des Wechselrichters D2.4 das Signal dem Wechselrichter D2.2 zugeführt, der den Elementen D2.3 einen Befehl gibt; VT4; VS4, um den Transistor VT4 einzuschalten. Dieses Signal geht auch an die Koinzidenzschaltung D3.1, von deren Ausgang eine „1.4“ über D1 gesendet wird, wodurch der Transistor VT6 geöffnet wird und am Ausgang von D2.1 eine „0“ entsteht, die den „ Schalter“ VT3. Durch die Wicklung des Relais K1 fließt Strom, das Relais wird aktiviert und schaltet mit seinen Kontakten die Schweißquelle ein. Über VD25 wird eine „1“ gesendet, die den Betrieb des Schaltkreises ermöglicht, der den Elektrodendrahtvorschubmotor steuert. Gemäß dem Zyklogramm wird beim Drücken der „START“-Taste am Brenner das Elektroventil eingeschaltet, dann werden die Schweißquelle und der Elektrodendrahtvorschubmotor eingeschaltet. Die Dauer des Punktschweißens wird durch den Widerstand R35 eingestellt. Am Ende des Schweißvorgangs wird der Motor abgestellt, die dynamische Bremsung aktiviert, dann wird die Schweißquelle mit einer Verzögerung ausgeschaltet, die durch den Widerstand R31 eingestellt wird, und am Ende des Zyklus mit einer Verzögerung, d. h Durch den Widerstand RXNUMX wird das Magnetventil ausgeschaltet. Schauen wir uns das Ende des Punktschweißzyklus genauer an. Am Ende des Schweißvorgangs wird am Eingang 10 des Auslösers D4.2 der Befehl „STOP“ empfangen (aufgrund der Entladung des Kondensators C12 auf eine Spannung von 7V -''0"), der Auslöser wechselt in seinen ursprünglichen Zustand, d. h. an Pin 8 von D4.2 - „1“, an Pin 9 von D4.2 – „0“. Vom Ausgang 9 des Auslösers D4.2 wird über die Schaltkontakte SA „0“ dem Koinzidenzkreis D3.1 zugeführt, der den Motorsteuerkreis unterbricht, der Stromkreis der Ankerwicklung ist stromlos, der Motor dreht sich jedoch durch Trägheit. Fast gleichzeitig wird der dynamische Bremskreis aktiviert. Verzögerungsdauer 40 ms t= 0,5 (R53,C15). Protokoll. „1“ von 9 des Ausgangs D4.2 geht über die Kontakte S4 zum Eingang des Koinzidenzkreises D3.2, der den dynamischen Bremsthyristor VS2 einschaltet, die Ankerwicklung schließt und der Motor abrupt stoppt. Vom Ausgang D3.1 wird „14“ über VB0 gesendet, was den Befehl zum Ausschalten der Schweißquelle gibt. Das Ausschalten erfolgt mit einer Verzögerung, deren Dauer durch den Wert von R31 bestimmt wird, „0“ schließt den Transistor VT6, der am Ausgang D2.1 eine „1“ bildet, die den „Schalter“ VT3 schließt und das Relais abschaltet K1. Die Schweißquelle wird ausgeschaltet. Log „1“ am Ausgang D2.1 gibt auch den Befehl zum Ausschalten des Magnetventils. Während des Ladevorgangs öffnet die Spannung C13 über RЗЗ, R34 (t=0,5 (R33-R34) C13) den Transistor VT5. Am „Eingang D2.3“ erscheint eine „1“, eine am Ausgang des Wechselrichters D0 erzeugte „2.3“ schaltet den Transistor VT4 und den Thyristor VS4 aus. Die Wicklung des Magnetventils wird de- unter Spannung. Die Dauer der Abschaltung des Gasabsperrventils wird durch den Wert von RЗЗ bestimmt. Bei der Arbeit mit „KURZEN NÄHTEN“ wird das positive Potential über den „START“-Knopf am Brennerhalter dem Eingang des Wechselrichters D2.4 zugeführt, der Ausgang wird „1“ gebildet, der über die angeschlossenen Kontakte des Schalters S4 , wird im Modus „PUNKTSCHWEISSEN“ dem Zyklusregelkreis zugeführt. Die Schweißdauer wird durch die Dauer des EIN-Zustands der „START“-Taste bestimmt. Beim Loslassen kehrt der Stromkreis in seinen ursprünglichen Zustand zurück, während der Auslöser D4 nicht an der Arbeit teilnimmt. Beim Schweißen mit „LANGEN NÄHTEN“ wird die Schweißdauer durch das Zeitintervall zwischen dem ersten und weiteren Drücken der „START“-Taste am Brennerhalter bestimmt. Wenn über die „START“-Taste ein positives Potential angelegt wird, schaltet die Pufferstufe D2.4 den Trigger D4, und der Trigger merkt sich diesen Zustand, indem er sich über den Inverter D13 am Eingang 4.2 von D2.4 selbstsperrt. Signale, die vom Auslöser D4 und dem Wechselrichter D2.4 über die angeschlossenen Kontakte des Schalters S4 abgenommen werden, werden dem Steuerkreis für den Schweißzyklus und dem Steuerkreis für den elektrischen Antrieb zugeführt, ähnlich im Modus „PUNKTSCHWEISSEN“. Der Steuerkreis für den elektrischen Antrieb zur Zuführung des Elektrodendrahtes besteht aus folgenden Funktionseinheiten: Summierverstärker DA1, Steuerimpulsgenerator VT2; R17; R18; C4; ein auf einem Thyristor VS3 aufgebauter Leistungsverstärker, eine Stromschutzschaltung (R3; R5; VT1, VD4), ein dynamischer Bremsthyristor VS2, ein Optothyristor VS1, der die Ankerwicklung des Elektromotors versorgt. Der Widerstand, der die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrodendrahtes regelt, der sich am Vorschubgerät befindet, wird von VD8 mit einer stabilisierten Spannung versorgt, und die Referenzspannung U1 wird vom Schieber dieses Widerstands abgenommen und dem Eingang des Summierverstärkers zugeführt DA3. Der Teiler aus den Widerständen R2, R7 ist parallel zum Motoranker geschaltet und die Rückkopplungsspannung Uoc wird vom Ausgang des Widerstands R2 abgenommen und dem invertierenden Eingang des Verstärkers DA1 zugeführt. Diese Spannung ist proportional zur Ankerspannung des Motors. Am Widerstand R9 wird eine Spannung Uoc abgenommen, die proportional zum Strom ist, der durch den Motoranker und den Widerstand R29 fließt. Diese Spannung wird über die Widerstände R11, R12 mit der Referenzspannung zum nichtinvertierenden Eingang des Summierverstärkers D1 summiert. Daher erhalten wir am Ausgang des Verstärkers die Fehlanpassungsspannung Up Ur \uXNUMXd Uz-Uos. Die Fehlanpassungsspannung wird dem Eingang eines Komparators zugeführt, der auf einem Unijunction-Transistor VT2 basiert. Wenn die Spannung am Kondensator C4 den Schwellenwert zum Einschalten des Transistors VT2 erreicht, öffnet dieser und am Widerstand R18 erscheint ein Steuerimpuls, der den Thyristor VS3 öffnet und den Thyristor VS1 einschaltet. Aufgrund der Tatsache, dass die Basis 2 des Transistors VT2 mit einer Spannung versorgt wird, die gleichphasig mit der Versorgungsspannung ist, bewegt sich die Vorderflanke des Steuerimpulses abhängig vom Wert von Up gleichphasig. Im eingeschwungenen Zustand, bei konstanter Stellung des Widerstandsmotors zur Einstellung der Elektrodendrahtvorschubgeschwindigkeit, dreht sich der Motoranker mit konstanter Geschwindigkeit; Die Spannung an den Ankerklemmen und am Widerstand R29 ändert sich nicht und daher ist der Wert von Uð konstant. Wenn die Belastung der Motorwelle zunimmt, verringern sich die Drehzahl des Ankers und die Spannung an ihm, und der Strom des Ankerkreises steigt. Dementsprechend sinkt die Gegenkopplungsspannung Uos und die Mitkopplungsspannung Uos steigt. Aus der obigen Spannung (I) ist ersichtlich, dass die Spannung Up zunimmt. Eine Erhöhung von Up führt zu einer entsprechenden Phasenverschiebung des Steuerimpulses am Ausgang des Komparators und der Thyristor schaltet früher ein, was zu einem Anstieg der Spannung am Motoranker und damit der Drehzahl auf das vorherige Niveau führt . Die Wirkung der positiven Rückkopplung Uos ist bei niedrigen Ankerdrehfrequenzen am effektivsten, d. h. wenn der Absolutwert dieser Spannung dem Wert der Referenzspannung entspricht und die Spannung am Motoranker klein ist. Als Summierverstärker wurde der Gleichstromverstärker KR140UD1B (DA1) verwendet. Der Verstärker unterliegt einer frequenzabhängigen Rückkopplung (C5, C6, R16). Über den Widerstand R11 wird dem nichtinvertierenden Eingang 14 des Verstärkers eine Spannung zugeführt, die die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrodendrahtes festlegt, und über den Widerstand R12 wird ein zum Ankerstrom proportionales integriertes Signal zugeführt. Vom Teiler R10, R2 wird dem invertierenden Eingang 7 des Verstärkers ein der Spannung am Motoranker proportionales Signal zugeführt. Zum gleichen Eingang über Widerstände R15; R20 wird mit einer stabilisierten Spannung versorgt, um den Ausgang 5 des Verstärkers auf eine Spannung einzustellen, die der Schaltschwelle des Unijunction-Transistors VT2 beim Nullwert der Referenzspannung entspricht. Der Widerstand R20 stellt die minimale Ankergeschwindigkeit des Motors ein. Um die Streuung der Parameter von Unijunction-Transistoren auszugleichen und die identischen Ausgangseigenschaften der Antriebe sicherzustellen, ist die Basis 2 des Transistors VT2 über einen Teiler R24 mit dem parametrischen Stabilisator R9, VD25 verbunden. Durch Bewegen des Schiebereglers des Widerstands R25 in jedem Fall des auf 2 Transistoren VT2 basierenden Antriebs wird eine Spannung erzeugt, bei der die mit einem Oszilloskop gemessene Spannung am Emitter 3,5 V beträgt. Die Stromrückspeisespannung im Ankerkreis wird vom Teiler R9 abgenommen. Parallel zum Teiler ist ein Diodenbegrenzer VD1, VD2, R4 geschaltet, um die maximale Rückkopplungsspannung zu begrenzen. Der Motor des Widerstands R3 stellt die erforderliche Schwelle zum Einschalten des Stromschutzes ein. Die Dioden VD3, VD4 dienen zur Signalbegrenzung im Basiskreis des Transistors VT1 und zur Temperaturkompensation der Betriebsart dieses Transistors. Das Relais K2 wird durch einen Kippschalter am Vorschubmechanismus im Modus „EINSTELLUNG“ eingeschaltet, um den Elektrodendraht in den Kanal des Schweißbrenners einzuführen. Die Relaiskontakte K2 schalten den Antrieb ein und schalten die dynamische Bremsung und die Schweißquelle aus. Wenn die Belastung der Motorwelle den zulässigen Wert nicht überschreitet, wird der Stromabschalttransistor VT1 geschlossen. Die Spannung vom Kollektor dieses Transistors und Ausgang 9 von DD4.2 wird über S4 dem Eingang der Koinzidenzschaltung D3.1 zugeführt. Mit zunehmendem Ankerstrom steigt die Spannung am Widerstand R29 und am parallel dazu geschalteten Widerstand R3. Der Widerstand R3 des Motors ist mit der Basis des Transistors VT1 verbunden und so installiert, dass der Transistor VT1,5 öffnet, wenn der Ankerstrom einen Wert von 1 In erreicht. Die Spannung an einem der Eingänge der Schaltung des Elements D3.1 geht nahe Null, daher wird die Ausgangsstufe des Verstärkers D3.1 geschlossen, das Signal am Eingang 11DA1 gelöscht, der Generator an VT2 ausgeschaltet und Der Thyristor VS1 schaltet den Hauptthyristor aus, der den Motor steuert, während der Strom im Ankerkreis des Motors fehlt, der Transistor VT1 schließt, am Ausgang D3.1 erscheint „1“, wodurch der Motor eingeschaltet werden kann – der Antrieb schaltet sich wieder ein . Dadurch wird im Ankerkreis ein bestimmter durchschnittlicher Stromwert aufrechterhalten, der den zulässigen Wert nicht überschreitet. Autor: V.E.Tushnov
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