Разработка автоматизированной системы диффузионной сварки на базе микроконтроллера плк150 a-m Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.791.18

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ПЛК150 A-M

Д. А. Шабанов Научный руководитель - Ю. Н. Серёгин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: hio123123@mail.ru

В производстве отдельных компонентов в ракетно-космических изделиях применяется диффузионная сварка, но сами установки диффузионной сварки морально устарели и не отвечают современным требованиям по технологии и производительности, а потому требует модернизации. Было принято решение установить на УДС микроконтроллер ПЛК150 А-М вместо устройства индикации, и сменить ручное управление установкой автоматизированным.

Ключевые слова: ПЛК, автоматизация, диффузионная сварка, УДС.

DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED DIFFUSION WELDING SYSTEM BASED ON A MICROCONTROLLER PLK150 A-M

D. A. Shabanov Scientific Supervisor - J. N. Seregin

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: hio123123@mail.ru

In production of individual components in rocket and space products diffusion welding is being used, but diffusion welding machines are outdated and don't meet modern requirements for technology and productivity, therefore they require modernization. It was decided to install microcontroller PLK150 A-M and replace indication unit, at the same time replacing manual control with automated one.

Keywords: PLK, automation, diffusion welding, DWM.

Введение. Диффузионная сварка - разновидность сварки давлением - происходит за счет взаимной диффузии атомов контактирующих поверхностей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и незначительной пластической деформации.

Диффузионная сварка имеет ряд важных преимуществ по сравнению со сваркой и пайкой: обеспечивается высокое качество сварного соединения при сохранении свойств, присущим свариваемым металлам и сплавам, в сварном соединении отсутствуют непровары, поры, окислые включения и другие дефекты. Способ не требует дорогостоящих припоев, специальной проволоки, электродов и флюсов, а так же защитных газов [1].

Установка диффузионной сварки. Схема УДС показана на рис. 1.

Работа на установке УДС-2 осуществляется в трех режимах работы (рис. 2):

В режиме нагрева происходит достижение необходимой температуры с заданной скоростью.

В режиме поддержания температуры происходит основной процесс сварки.

В режиме охлаждения в соединении закрепляются необходимые свойства [2].

Необходимость модернизации. В настоящее время не производится серийный выпуск оборудования диффузионной сварки. Практически единственная серийная установка диффузионной сварки УДС-2 выпускалась в 1970-х годах. Работа на ней осуществляется в основном вручную, в установке используются электронные лампы, которые уже не выпускаются. Потому было принято решение установить на УДС ПЛК150 А-М.

Рис. 1. Установка для диффузионной сварки: 1 - манометр; 2 - рабочая камера; 3 - ввод т. в. ч.; 4 - гидроцилиндр; 5 - рукоятка «Регулировка давления»; 6 - сетевой выключатель; 7 - кран «Водород»; 8 - конденсаторный блок; 9 - вакуумметр; 10 - терморегулятор; 11 - кран «Форвакуума»; 12 - кран «Атмосфера»; 13 - реле времени; 14 - кран «высокий вакуум»

Рис. 2. График режимов работы

уставка иупо Р т

Конденсаторный Индуктор

блок

Потенциометр Термопара

Рис. 3. Принципиальная схема УДС

ПЛК150 А-М. Характеристики микроконтроллера (рис. 4): дискретные и аналоговые входы/выходы на борту; наличие последовательных портов (RS-485, RS-232) и Ethernet; отсутствие ОС, что повышает надежность работы; скорость работы дискретных входов - до 10 КГц при использовании подмодулей счетчика; температурный диапазон работы: от -20 до +70 оС; встроенный аккумулятор; встроенные часы реального времени. [3]

щвлэтли гщ-цщвые

ИЧШэ ыош

Рис. 4. ПЛК150 А-М

Термопара подключается к аналоговому выходу AI1, управляющее напряжение считывается с аналогового входа AO1.

Рис. 5. Сравнение принципиальных схем УДС без ПЛК и с ним

Режимы работы установки с ПЛК 150 А-М. Перед началом работы происходит проверка: есть ли свободная память. При отсутствии свободной памяти, оператор должен освободить ее, очистив или подключив компьютер и сохранив отчет о работе. Вводятся необходимые значения скоростей нагрева/охлаждения, времени работы режимов.

Основываясь на заданных скорости и времени нагрева, инициализируется режим нагрева, в ходе которого строится прямая температуры, на которую и ориентируется ПЛК при регулировании температуры. В режиме поддержания температуры ПЛК в течение некоторого времени поддерживает одну температуру. В режиме охлаждения, строится прямая охлаждения, на основе которой регулируется охлаждение. При завершении работы ПЛК переходит в начальное состояние инициализации.

Библиографические ссылки

1. Николаев Г. А. Сварка в машиностроении : справ. в 4-х т. М. : Машиностроение, 1978.

2. Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка материалов. М. : Металлургия, 1976.

3. Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК150 [Электронный ресурс]. URL: http://www.owen.ru/catalog/programmiruemij_logicheskij_kontroller_oven_plk_150/opisanie (дата обращения: 01.04.2016).

4. Пономарев С. И. Автоматизация технологии изготовления узлов аэрокосмического производства. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. (6-10 апреля 2015, Красноярск) : в 2 т. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. С. 220-222

© Шабанов Д. А., 2016