电弧增材制造技术控制系统的研制

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1、硕士学位论文电弧增材制造技术控制系统的研制TheDevelopmentofControlSystemforWireArcAdditiveManufactureTechnology房家鸣哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP271学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文电弧增材制造技术控制系统的研制硕士研究生：房家鸣导师：李成伟教授申请学位：工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:T

2、P271U.D.C:621.3DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringTheDevelopmentofControlSystemforWireArcAdditiveManufactureTechnologyCandidate：JiamingFangSupervisor：Prof.ChengweiLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentandMeterEngineeringAffi

3、liation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June，2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要电弧增材制造(WireArcAdditiveManufacture，WA-AM)技术采用焊接电弧作为热源熔化金属丝材，按照设定的路径层层堆积熔敷金属直至零件最终成形。WA-AM具有材料利用率高、整体制造周期短、制造成本低、化学成分均匀、

4、力学性能好、对零件尺寸限制少、适合零件修复等优点。目前，对WA-AM技术在成形工艺的可行性，成形零件的材料力学性能和微观组织上的研究比较集中，大部分电弧增材制造设备的研制也多停留在单热源、小型化的情况。本文以多热源大型增材制造设备为研究对象，以提高电弧增材过程中成形的稳定性、改善成形件表面质量和尺寸精度控制为目标，在现有电弧增材制造设备的基础之上结合WA-AM技术工艺要求，设计了一套包括现场设备PLC控制、上位机监控以及数据库管理的完整控制系统。首先设计了电弧增材制造设备总体控制方案，基于PLC和上位机按照FCS现场总线

5、控制系统、DCS集散控制系统和工业以太网相结合的思想搭建了硬件通信网络；然后按照工艺要求设计了枪架跟踪系统、横梁自动移位系统以及传动支撑系统控制方案，通过下位机PLC编程并加以运用工业以太网和OPC技术为工艺监控层和管理层建立了软、硬件基础。最后在计算机上使用图形化编程语言LabVIEW设计了一套完整的电弧增材制造设备中央控制系统软件。该控制系统软件包括管理员、工程师、数据记录员和操作员四个不同权限的操作界面，具备用户管理、数据库交互、电弧增材制造工艺过程的监测与控制等功能，从而保证整个电弧增材制造过程顺利进行，实现大尺

6、寸金属管件一次性快速电弧增材制造过程的自动化。基于本文所研制的控制系统进行了模拟件成形实验，实验过程表明该控制系统实现了对现场各个子系统的分散控制和集中管理，具有较强的操作性和可靠性；实验数据分析结果表明本文所设计的控制方案较好的满足了电弧增材制造技术的工艺要求。关键词：增材制造；控制系统；现场总线；LabVIEW；OPC-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractWireArcAdditiveManufacture(WA-AM),usingweldingarcastheheatsourcetomeltingmeta

7、lwire,fabricatespartsbyaccumulatingdepositedmetalaccordingtothesetpath.WA-AMhashighmaterialutilization,shortproductiontime,lowproductioncost,highchemicalhomogeneity,finemechanicalproperties,lessrestrictiononpartssize,suitableforpartsrepair,etc.Currently,moreresea

8、rchworksofWA-AMtechnologyareconcentratedonthefeasibilityofformingtechnology,microstructureandmechanicalpropertiesofformedparts.Mostofthedevelopeddevicealsostay