側墻龍門(mén)式雙頭自動(dòng)點(diǎn)焊機是80年代初從東德引進(jìn)，用于鐵路車(chē)輛冷藏車(chē)側墻板與側墻立柱的全自動(dòng)點(diǎn)焊。由于該設備運行的時(shí)間長(cháng)，元器件損耗嚴重且缺少備件，故障率不斷提高，直接影響正常的生產(chǎn)過(guò)程，因此決定在維修該設備機械系統的同時(shí)進(jìn)行電器系統的重新設計，并采用先進(jìn)的可編程控制器PLC控制整個(gè)系統的運行。

圖1　側墻板與側墻立柱連接的焊點(diǎn)分布

2．1　焊接裝置

圖2　焊接回路原理圖
2．2　龍門(mén)架運行系統

圖3　龍門(mén)架運行原理圖
2．4　PLC控制系統

根據要求，該PLC系統由一個(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(mén)的輸出模塊（16點(diǎn)）和1塊OC224獨接點(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(lèi)型、地址安排（通道號+通道內順序號）、以及外接器件的類(lèi)型和作用如表1和表2所示。
表1中所有輸入模塊的型號均為ID212，其中005通道中，龍門(mén)架軌跡選擇開(kāi)關(guān)根據側墻立柱的距離的不同有兩種選擇，實(shí)質(zhì)上是選擇龍門(mén)架的其中一組步進(jìn)距離的光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置檢測。小車(chē)軌跡選擇和焊點(diǎn)數選擇相配合，以選擇每根側墻立柱所需的焊點(diǎn)數。小車(chē)步進(jìn)距離的檢測是由兩組接近開(kāi)關(guān)組成的。當選擇上軌跡時(shí)，實(shí)際是選擇其中一組接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置檢測，此時(shí)可選焊點(diǎn)數為40和32；選擇下軌跡時(shí)可選焊點(diǎn)數為44、36和28點(diǎn)。
   
圖4　C200H模塊式PLC的I/O模塊分布 表1　輸入信號分配表 通道號 輸入信號類(lèi)型 作　　用 005
（00～15） 選擇開(kāi)關(guān) 墻板選擇、龍門(mén)架運行軌跡選擇、焊點(diǎn)數選擇、手動(dòng)選擇、小車(chē)軌跡選擇等 006
（00～15） 按鈕開(kāi)關(guān) 手動(dòng)龍門(mén)架快、慢、啟停；手動(dòng)油泵、水泵、風(fēng)機啟停；手動(dòng)小車(chē)啟停；自動(dòng)啟停等 007
（00～15） 行程開(kāi)關(guān)、壓力和
熱繼電器觸點(diǎn) 龍門(mén)架前后極限位置、小車(chē)左右極限位置、溫度、壓力、流量等信號 008
（00～15） 光電開(kāi)關(guān)
接近開(kāi)關(guān) 龍門(mén)架步進(jìn)距離、步進(jìn)軌跡的光電開(kāi)關(guān)小車(chē)步進(jìn)距離、步進(jìn)軌跡的接近開(kāi)關(guān) 009
（00～06） 繼電器接點(diǎn) 龍門(mén)架運行系統的變頻器的輸出及其運行狀態(tài)、故障信號、兩臺MED點(diǎn)焊控制器輸出的其運行狀態(tài)、故障報警信號 表2　輸出信號分配表 通道號 模塊型號及
輸出點(diǎn)類(lèi)型 輸出器件類(lèi)型 作　　用 000
（00～15） OC225
繼電器接點(diǎn) 指示燈、
發(fā)光二極管 龍門(mén)架、小車(chē)、油泵、水泵、風(fēng)機、水溫、變頻器、梅達控制器等系統運行狀態(tài)指示 001
（00～15） OC225
繼電器接點(diǎn) 繼電器線(xiàn)圈 小車(chē)左右行、風(fēng)機、油泵、水泵、電極上下運行等中間繼電器 002
（00～11） OD212
晶體管OC門(mén) 數碼管 每個(gè)工件的焊點(diǎn)數記數（共四位）
焊件數記數（共四位）<顯示屏> 003
（00～06） OD224
繼電器獨接點(diǎn) 繼電器線(xiàn)圈 兩臺梅達控制器的焊接啟動(dòng)、變頻器速度選擇、正反轉控制信號 
3　系統的控制軟件設計 　　根據該系統的要求，通過(guò)分析，可把側墻龍門(mén)式雙頭自動(dòng)點(diǎn)焊機的PLC控制系統的運行狀態(tài)分為手動(dòng)、自動(dòng)和故障三種狀態(tài)。由于系統中相互連鎖關(guān)系較多，動(dòng)作循環(huán)過(guò)程較復雜。通過(guò)對其原理、動(dòng)作順序進(jìn)行深入剖析可將整個(gè)系統的PLC控制軟件設計分為手動(dòng)、自動(dòng)、故障處理、顯示驅動(dòng)和綜合輸出驅動(dòng)五大模塊來(lái)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整，其主要功能包括小車(chē)左右行、龍門(mén)架前后慢行、龍門(mén)架前后快行、電極升降、水泵、風(fēng)機運行等。
故障部分主要用于焊機某一部分出現故障時(shí)。首先鎖定自動(dòng)焊接程序，使焊接過(guò)程不可進(jìn)行，同時(shí)允許某些手動(dòng)功能的運行，以便進(jìn)行相應的調試和維修，使故障的排除更加方便。
顯示屏驅動(dòng)模塊是用戶(hù)的指示界面，它主要的功能是用來(lái)顯示每塊墻板的焊點(diǎn)數計數和所焊工件數計數。
綜合輸出模塊是手動(dòng)功能和自動(dòng)功能的最終驅動(dòng)模塊，手動(dòng)功能和自動(dòng)功能的程序模塊中利用PLC的內部資源作為中間繼電器，來(lái)記憶程序運行的各種中間狀態(tài)。綜合輸出模塊的輸出是根據這些中間繼電器的狀態(tài)在每個(gè)掃描周期內進(jìn)行刷新。
自動(dòng)功能是整個(gè)控制軟件中最為復雜的一部分，也是整個(gè)軟件設計的重點(diǎn)，圖6給出了自動(dòng)功能簡(jiǎn)化的狀態(tài)流程圖。其主要動(dòng)作順序的特點(diǎn)是在龍門(mén)架步進(jìn)運行循環(huán)中包含小車(chē)步進(jìn)運行的循環(huán)而實(shí)現逐個(gè)側墻立柱和逐個(gè)焊點(diǎn)的全自動(dòng)焊接過(guò)程。全自動(dòng)焊接的結束條件是龍門(mén)架前行到達前行的極限位置后，龍門(mén)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　結束語(yǔ) 　　用C200H可編程控制器對進(jìn)口全自動(dòng)側墻雙頭龍門(mén)點(diǎn)焊機進(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(hù)反應良好。由此證明，用可靠性高、編程容易的PLC對一些早期進(jìn)口的設備的電器控制系統進(jìn)行改造是提高設備運行效率和利用率的一種行之有效的方法。