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摘 要本课题针对国内目前尚无全自动的塑料管热熔焊接机的情况,采用高性能的ARM7控制器及嵌入式操作系统uC/OSII,实现焊接过程的全自动化;该设备实现了大容量焊接数据存储,记录打印,USB转存等功能;论文提出了PE管材热焊接的工艺管理概念,将推动国内相关标准的制定.
关 键 词热熔焊接;ARM;uC/OSII;USB
中图分类号:TP273.5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2013)11-0000-00
1课题背景及研究意义
在天然气输送塑料管道铺设过程中,对于主、支干线管材管径较大(D≥110mm)的塑料管材连接主要采用热熔焊接方法.
目前,国外一些厂家采用了高性能的工业控制计算机和触摸屏显示器,生产了自动化程度较高的焊接机.但是,这些设备造价昂贵,难于在国内推广.有些则体积庞大,不利于现场施工.而且这些设备不支持U盘转存数据等.
随着国内市场的需求逐渐增大,国内一些机械生产厂家也开始生产塑料管材热熔焊接的产品.但是,这些设备缺乏高性能控制器的支持,焊接过程未能实现全程自动化,也没有人性化的操作界面,更不能对焊接数据进行有效的管理.
由于国内尚无同类的全自动塑料管材焊接机设备,因此,本课题所研究的全自动热熔焊接机将添补国内这一领域的空白,对国内的基础设施建设有着积极的作用.
2系统分析及总体设计
2.1热熔焊接原理
热熔焊接(Buttwelding)是PE管道系统中最常用的焊接方式,它是在两管的两个端面间,插入一个加热板(Heater-Plate),在压力的作用下,使两管的端面变成熔融状态,然后再撤走加热板,使两管的端面接合,并在压力的作用下冷却.热熔焊接可以实现高抗拉性能的无缝连接.
2.2热熔焊接机工作过程及系统分析
热熔焊接机的工作过程包括管材端面的铣削、拖动压力辨识、管材端面的加热(预热过程和吸热过程)、管材对接(加压过程、保压过程及冷却过程).
因此,焊接机控制器首先需要根据管材规格、环境温度、辨识压力等参数,计算各工作阶段所需要的压力、时间等数据;并能够根据这些数据控制压力输出大小及时延的长短.系统还必须保存焊接机的设置参数及每一次的焊接数据,并能够提供完善的记录管理功能,包括对记录的查看,删除,打印及U盘转存等.
2.3热熔焊接机控制系统的总体设计