近年来，受国际市场和国内需求影响，铜价格呈上涨趋势。2005年铜价在3-4万元/t，而在2006年初已超过4.5万元/t，年中高接近8．5万元/t，现维持在6～7万元/t。“铝代铜”已成为制冷行业的发展趋势。如今市场上已有一定比例的制冷电器采用铝管代替铜管制造“两器”，但铝与其他材料的焊接性能较差，从而替代不是完全的，即在制冷管路中要用铜铝管接头作为过渡，铜和铝的电阻率都较低，但导热率又较高，焊接范围很窄，从而铜铝焊接属于异种金属的焊接。目前国内外的焊接设备一般能焊接直径在6～12 mm间的铜铝管。本文在原有基础上改进了设备，采用可编程控制器PLC与文本显示器协同控制的方法进行控制，使焊接参数控制精度由原来的0.01 S提高到0.001 S；采用50 kVA容量的焊接线圈，可焊接外径为6～20mm，壁厚为0.5～1.25 mm的铜铝管。
1 铜铝管焊机控制系统总体设计
1.1 铜铝管焊接工艺过程分析
在设计控制系统前，应分析铜铝管的焊接工艺过程。铜铝管焊接工艺过程可分解为6个动作：定位一夹紧一推进一焊接一停止、松开一下料、退回。如图1所示。
图1 铜铝管焊接工艺过程
定位时，铜管和铝管在夹具上要限制除轴向转动外的5个自由度，实践证明，轴向定位精度对焊接质量影响较小，而其他4个自由度的定位精度对焊接质量影响较大，故在夹具设计及安装时考虑了这个问题，采用特殊方法保证了铜铝管的径向、绕坐标轴转动的定位精度。定位后，启动焊接程序，由压紧气缸运动而夹紧，确保焊接过程中铜管和铝管完全处于控制系统的控制之下，由于管材整体形状未定，考虑到焊接质量及外形美观，铝管为端面夹紧，铜管端面露出约10 mm夹紧。夹紧后，控制程序启动推进气缸，使铜管向铝管推进；当铜管与铝管接触后，控制程序启动焊接回路，此时在铜铝管间产生大电流，使铜管和铝管接触面发热升温，温度可接近或达到铝的熔点，直到铝管将铜管锥面全部包住，控制程序关断推进气缸，停止推进，并切断焊接回路，停止电流加热；继续压紧保持，待铜铝管焊接接头温度有所下降，连接牢固后，控制程序再关断压紧气缸，夹具松开，下料；推进机构退回原位，准备下次焊接。
1.2 控制系统的总体设计
把前述的焊接过程整理为：启动一夹紧一延时(t0)一推进一接触一延时(t1)一焊接一保持(t2)一松开一延时(t3)一退回，根据使用的I／O点数、定时及定时时间随时变更的要求和价格因素，选用中达电通公司的ES14型可编程控制器和TP04G文本显示器。ES14有8个输入点和6个输出点，内部计时器小单位为0.001 S，可实现焊接时间参数的高精度控制。ES14与TP04G采用RS232协议通信。PLC的I／O分配如表1所示，外部接线如图2所示。
表1 PLC的I／O分配表
图2 PLC外部接线图
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