【摘要】：伴隨著全球液化天然氣(Liquefied natural gas,簡稱LNG)消耗量持續(xù)增長,低溫韌性優(yōu)良的9%Ni鋼成為建造LNG低溫儲罐的主要用材。9%Ni鋼在LNG儲罐壁板立縫焊接作為儲罐建造的重要焊接工序,目前,主要采用手工焊,這種焊接效率低,勞動條件差,強度高,焊接質(zhì)量不易保證,故研究出方便簡單、高效快速、焊接質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的LNG儲罐用9%Ni鋼自動立縫焊接系統(tǒng)成為了首要任務(wù)。首先,本文根據(jù)自動立縫焊機方案設(shè)計要求,對焊接用材9%Ni鋼焊接性能進行分析,提出了合理的焊接工藝及焊接方法,并設(shè)計了基值與峰值電流可調(diào)節(jié)的脈沖焊;擺動器可實現(xiàn)焊槍擺動控制和氬弧脈沖電流同頻、同相、同脈寬的控制方式;熱絲電流輸入值通過建立熱絲控制模型,實現(xiàn)PID控制算法對熱絲電流輸入值的控制;弧壓調(diào)高根據(jù)弧壓與弧長的關(guān)系,實現(xiàn)了可變增益的PID弧長跟蹤控制算法;通過PI算法實現(xiàn)送絲電機的穩(wěn)定送絲等控制策略,并根據(jù)焊接策略控制要求設(shè)計焊接設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)。然后,根據(jù)焊控工藝及控制要求,對硬件電路選型,設(shè)計了一套基于西門子S7-1200 PLC控制器的自動立縫弧焊專機控制系統(tǒng)。并對焊接流程及脈沖焊、擺動器擺動、熱絲電流輸入值、弧壓調(diào)高、穩(wěn)定送絲等功能進行了軟件設(shè)計。該系統(tǒng)控制臺面板上放置觸摸屏及操作按鈕,系統(tǒng)能實現(xiàn)對外部信號的采集、人機對話,設(shè)定參數(shù)、顯示焊接時序、運動狀態(tài),并基于PAC的Indu Soft組態(tài)軟件,對焊接在線監(jiān)測系統(tǒng)進行開發(fā),完成PAC與S7-1200 PLC的通訊,實現(xiàn)焊接成本管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、人員管理、品質(zhì)管理。最后,通過現(xiàn)場試驗及客戶使用表明,PLC控制系統(tǒng)硬件抗干擾能力強、維護簡單、可靠性提高,軟件能滿足焊接工藝過程控制要求,焊縫質(zhì)量檢測合格。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了LNG儲罐用9%Ni鋼自動立縫焊接系統(tǒng)在焊接工藝過程的機械化、自動化控制。
[Abstract]:With the increasing consumption of global liquefied natural gas (Liquefied natural gas,) for short (LNG), 9%Ni steel with good low temperature toughness has become the main material for building LNG low temperature storage tank. The vertical seam welding of LNG storage tank wall plate is an important welding procedure. At present, Manual welding is mainly used. The welding efficiency is low, the working conditions are poor, the strength is high, the welding quality is not easy to guarantee, so the research is convenient, simple, efficient and fast. The automatic vertical seam welding system of 9%Ni steel for LNG storage tank with high welding quality has become the primary task. Firstly, according to the design requirements of automatic vertical seam welding machine, the welding performance of 9%Ni steel is analyzed, the reasonable welding process and welding method are put forward, and the pulse welding with adjustable base value and peak current is designed. The wiggler can realize the control of welding torch swing and argon arc pulse current in the same frequency, same phase and same pulse width, and the hot wire current input value can be controlled by PID control algorithm by establishing the hot wire control model. According to the relationship between arc voltage and arc length, the variable gain PID arc length tracking control algorithm is realized, and the stable wire feeding strategy of wire feeder motor is realized by Pi algorithm. The mechanical structure of welding equipment is designed according to the requirements of welding strategy control. Then, according to welding control technology and control requirements, a set of automatic vertical arc welding machine control system based on Siemens S7-1200 PLC controller is designed for hardware circuit selection. The software design of welding process, pulse welding, swing of swinging device, input value of hot wire current, adjustment of arc voltage, stable wire feeding and so on are carried out. The system controls the display of touch screen and operation button on the counter board. The system can realize the acquisition of external signals, man-machine dialogue, setting parameters, displaying welding timing, moving state, and Indu Soft configuration software based on PAC. The welding on-line monitoring system is developed, the communication between PAC and S7-1200 PLC is completed, and welding cost management, data management, equipment management, personnel management and quality management are realized. Finally, through field test and customer usage, it is shown that PLC control system has strong hardware anti-interference ability, simple maintenance, improved reliability, the software can meet the requirements of welding process control, and the weld quality inspection is qualified. The whole system realizes the mechanization and automation control of 9%Ni steel automatic vertical seam welding system in the welding process of LNG storage tank.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE972;TG457.11

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本文編號：2177142