第25卷第1期沈阳工业大学学报Vo1．25NO．12003年2月JournalofShenyangUniversityofTechnologyFeb．2003文章编号：1000—1646(2003)01—0014—04等离子喷涂过程自动控制及PLC编程陈迎春，张义顺，董晓强，李德元(沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110023)摘要：对等离子喷涂设备的组成及原理作了简要介绍，分析并设计了等离子喷涂的工作程序流程图．以西门子公司S7．200可编程控制器为中心元件，编制了PLC控制程序，并对喷涂过程中主要参数调整进行了分析，设计并制造出了等离子喷涂设备的自动控制系统．关键词：等离子喷涂；可编程控制器；自动控制中图分类号：TG456．2文献标识码：A等离子喷涂方法火焰温度高、粒子飞行速度进行调节等．其工作主电路如图1所示快、涂层结合强度高、气孔率低、喷涂效率高，自20世纪6O年代以来，逐渐获得广泛应用．但其喷涂工艺参数复杂，任何一个参数稍有变化，都将影响涂层的质量．在以往的控制方法中，多采用二极管矩阵的方法对数十个继电器进行开环控制．因控制精度差、自动化程度低，很难满足喷涂的要求．随着计算机的日趋普及和控制理论的不断完善，出现了PIC可编程控制器对喷涂工艺参数进行控制的方法，使自动化水平大大提高，实现了对喷涂工艺参数的自动控制⋯．1设备基本设计1．1工作主电路等离子弧喷涂设备主要包括电源、气源、水冷系统、粉末输送系统、控制箱、喷枪及其它一些辅助设备．为满足功率的要求，本文选用4台同型号的硅整流直流电源串并联使用，并联后的电源空图1工作主电路图载电压200V，额定电流为1000A．对等离子弧喷Fig．1Mainworkingcircuit涂的全过程采用先进的S7—200系列中的CPU224，软件分为系统软件和应用软件，系统软1．2电流调节电路件为编程人员人机对话提供了编程环境，编程时由于喷涂要求较大的功率，因此工作电流相在PC机系统下对软件完成编程、调试、下载调试应就比较大，这样就必须采取措施来防止电流的等工作．应用软件是由编程人员完成、可执行不同陡升与陡降．上述这些过程的实现均是通过的控制任务的程序．控制箱是实现喷涂自动控制CF2B一2A型可控硅触发器及辅助电路来实现的．的核心部分，等离子弧自动控制系统能够按照工适用于单相全波、单相半控桥整流电路和双向可艺程序的要求，向等离子弧供电、气和水，以获得控硅或普通可控硅反并联的单相交流调压电路．满意的等离子弧，同时，对主电流进行调节。起弧本课题采用单相半控桥整流电路。采用电位器和时要求电流有一个缓慢上升的过程，熄弧时要求PIC两种方式改变CF2B一2A的给定电压，从而使电流能缓慢衰减．还需对送粉电机、喷枪运动速度主电路输出电压随之变化．其控制电路图如图2收稿日期：2002—12一O1作者简介：陈迎春(1975一)，男，吉林长春人。沈阳工业大学硕士生第1期陈迎春等：等离子喷涂过程自动控制及PI~编程15所示护，并能检测输出电压及引弧成败等．为了获得稳定的等离子电弧，等离子弧喷涂电源应具有垂直陡降的输出特性．此外，喷涂电源在熄弧时，应具有可调的电流衰减速率，在起弧时。应有可调的电流上升速率．等离子焰流温度很高，又由于等离子喷枪结构复杂，价格昂贵，所以对喷枪的保护(主要是水冷)变得至关重要．在喷涂过程中，水冷贯穿始终，同时对水压不足，无水事件发生时的应急处理必+不可少．本课题等离子弧喷涂的流程如图4所示．图2喷涂电流调节电路图Fig．2Circuitdiagramforregulatingthesprayingcurrent1．3PLC控制电路本课题采用西门子公司的S7．200可编程控制器作为中心控制单元，在加上扩充模块EM222、模拟量输入输出模块EM235，能实现对等离子喷涂过程的自动控制以及主要参数的自动t调节，PI主控电路如图3所示．图4等离子喷涂的流程Fig．4Thetechnologicalprocessforplasmaspraying：VCPll22410．000．0—3PLC自动控制程序编制—<=鼢22．●—<={8：988：1本系统的主程序由开始、引弧、送粉、喷涂、结．．．．．．．_I．．．一I1．090．5．_-．．．．_I．．．一I1．1L+束等几大部分组成．同时又配有相关子程序，分别．．．．．．．．，I．一I1．2M．．．．．．．．，I．一I1．3I|r一8控制电流的调节、送粉电机的开关、枪体的运动、．．．．．．—，I．一I1．3I~232l-．．．．．