專利名稱：一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電焊機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景 、
埋弧自動(dòng)焊機(jī)是世界上最早使電弧焊擺脫手工操作走向機(jī)械自動(dòng)化的焊接
方法，至今已有60多年的歷史，引入中國(guó)已有半個(gè)世紀(jì)。由于它采用高焊接電 流、電弧受渣相保護(hù)、焊接時(shí)無(wú)弧光等，不僅生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量高，而且焊 接工人的勞動(dòng)環(huán)境也好，已成為造船、電站鍋爐、化工設(shè)備、橋梁以及各種鋼 管和鋼結(jié)構(gòu)織造業(yè)的主要焊接方法。
自動(dòng)埋弧焊機(jī)的控制系統(tǒng)是自動(dòng)埋弧焊機(jī)的核心部件，而焊接操作控制器 是控制系統(tǒng)的心臟部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊機(jī)的自動(dòng)控制。工作時(shí)，焊絲與工件之間產(chǎn) 生工作電弧電壓，當(dāng)電弧電壓由于某種原因而有變動(dòng)時(shí)，送絲速度將自動(dòng)變化 強(qiáng)制電弧電壓回復(fù)到原來(lái)數(shù)值，起到穩(wěn)定電弧電壓的作用。焊接操作控制器性 能的好壞直接影響者焊接的質(zhì)量。
現(xiàn)有的埋弧焊機(jī)一般都采用模擬控制的焊機(jī)，采用運(yùn)算放大器、電阻、電 容等分立元器件以硬接線方式構(gòu)成，很難實(shí)現(xiàn)高精度、性能更先進(jìn)的復(fù)雜控制 算法。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有埋弧焊機(jī)運(yùn)算精度不高、控制算法精度較差的技術(shù) 缺陷，提供了 一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)。 一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括
電壓、電流、速度采樣模塊，用于采樣焊接過(guò)程中的電流、電壓、速度參
數(shù)，并將結(jié)果傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊；
參數(shù)預(yù)置模塊，用于設(shè)置焊接過(guò)程中埋弧焊機(jī)的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)；開(kāi)關(guān)量輸入模塊，用于設(shè)置"啟動(dòng)"、"送絲"、"抽絲"和"急停"四個(gè)狀太.
單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊，以高性能的單片機(jī)作為控制核心，用于對(duì)電源外特
性、送絲速度、焊接速度和焊接過(guò)程實(shí)行數(shù)字控制；
顯示模塊，用于將焊接過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)顯示出來(lái)；
脈寬調(diào)制模塊，用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，并將其濾波、放大后用于驅(qū)動(dòng)送 絲馬達(dá)；
送絲馬達(dá)，用于根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)改變自身的轉(zhuǎn)速； 可編程脈沖采集器模塊，用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)濾波、放大后輸 出給主機(jī)電源，作為電流給定信號(hào)；
主機(jī)電流模塊，用于在可編程脈沖信號(hào)的控制下輸出電流。 其中所述的電壓、電流、速度采樣模塊是霍爾器件。
其中該系統(tǒng)還包括放大模塊，用于將霍爾器件中得到采樣信號(hào)放大，并傳 輸給A7D轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將經(jīng)過(guò)放大模塊放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸給單片機(jī)。
本實(shí)用新型由于采用了單片機(jī)進(jìn)行精確的數(shù)字參數(shù)控制，因此與現(xiàn)有技術(shù) 相比，其對(duì)埋弧焊機(jī)搡作過(guò)程的控制更加精確，并且其系統(tǒng)自身的性能也大大 提高。
圖1為單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為單片機(jī)閉環(huán)控制示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一個(gè)詳細(xì)的描述，如圖1所示， 本數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括
電壓、電流、速度采樣模塊，用于采樣焊接過(guò)程中的電流、電壓、速度參 數(shù)，并將結(jié)果傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊；
參數(shù)預(yù)置模塊，用于設(shè)置焊接過(guò)程中埋弧焊機(jī)的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)；開(kāi)關(guān)量輸入模塊，用于設(shè)置"啟動(dòng)"、"送絲"、"抽絲，，和"急停 ，四個(gè)狀
態(tài)；
單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊，以高性能的單片機(jī)作為控制核心，用于對(duì)電源外特 性、送絲速度、焊接速度和焊接過(guò)程實(shí)行數(shù)字控制；
顯示模塊，用于將焊接過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)顯示出來(lái)；
脈寬調(diào)制模塊(PWM)，用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，并將其濾波、放大后用于 驅(qū)動(dòng)送絲馬達(dá)；
送絲馬達(dá)，用于根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)改變自身的轉(zhuǎn)速； 可編程脈沖采集器模塊(PPG),用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)濾波、放 大后輸出給主機(jī)電源，作為電流給定信號(hào)；
主機(jī)電流模塊，用于在可編程脈沖信號(hào)的控制下輸出電流。 其中該數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)以高性能的MB89F202單片機(jī)為核心構(gòu)成， 該單片機(jī)的輸入電壓為5V,對(duì)電源特性、送絲速度、焊接速度和焊接過(guò)程實(shí)行 數(shù)字控制，大大增強(qiáng)了其可靠性和可維護(hù)性。在該系統(tǒng)中，所述的電壓、電流、 速度采樣模塊是霍爾器件，用于對(duì)電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行采樣；該系統(tǒng)還包括 放大模塊，用于將霍爾器件中得到采樣信號(hào)放大，并傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D 轉(zhuǎn)換模塊，用于將經(jīng)過(guò)放大模塊放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸給 單片機(jī)。
一方面，焊接過(guò)程中單片機(jī)不斷采樣焊接電流、電壓，通過(guò)電流和電壓的 聯(lián)合反饋，調(diào)節(jié)電源輸出外特性和動(dòng)特性，來(lái)控制電源輸出功率以滿足不同焊 接方法的要求；另一方面，通過(guò)電弧電壓反饋控制送絲速度，以獲得精確的焊 接工作點(diǎn)控制，同時(shí)按給定值調(diào)節(jié)小車(chē)速度，并完成對(duì)焊接過(guò)程的流程控制以 及參數(shù)設(shè)置、顯示等功能。
埋弧焊逆變器單片機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖2所示，由于單片機(jī)只能接收和處 理數(shù)字量，不能接收和處理模擬量，采樣到的電流經(jīng)放大模塊后首先要通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后才能輸入單片機(jī)；
相應(yīng)的運(yùn)算，再將計(jì)算出的控制參量(數(shù)字量)輸出，該控制參量在經(jīng)過(guò)D/A 轉(zhuǎn)換后送入脈寬調(diào)制芯片，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成兩路互不重疊的脈寬信號(hào)。本實(shí)用新型采用脈寬調(diào)制型控制(PWM)方式調(diào)節(jié)埋弧焊電源的輸出特性。 通過(guò)焊接電流負(fù)反饋，并采取一定的控制算法，實(shí)時(shí)控制輸出脈寬的大小，就 可以使輸出電流值與電流給定值趨于一致，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出特性。同理只當(dāng) 對(duì)電弧電壓進(jìn)行負(fù)反饋時(shí)，輸出恒壓特性。若按一定比例取電壓負(fù)反饋和電流 負(fù)反饋時(shí)，就使脈沖寬度隨著輸出電流的增大而逐漸變小，輸出電壓也隨之下 降，從而得到下降特性或任意斜率的外特性。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包括電壓、電流、速度采樣模塊，用于采樣焊接過(guò)程中的電流、電壓、速度參數(shù)，并將結(jié)果傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊；參數(shù)預(yù)置模塊，用于設(shè)置焊接過(guò)程中埋弧焊機(jī)的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)；開(kāi)關(guān)量輸入模塊，用于設(shè)置“啟動(dòng)”、“送絲”、“抽絲”和“急停”四個(gè)狀態(tài)；單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊，以高性能單片機(jī)作為控制核心，用于對(duì)電源外特性、送絲速度、焊接速度和焊接過(guò)程實(shí)行數(shù)字控制；顯示模塊，用于將焊接過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)顯示出來(lái)；脈寬調(diào)制模塊，用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，并將其濾波、放大后用于驅(qū)動(dòng)送絲馬達(dá)；送絲馬達(dá)，用于根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)改變自身的轉(zhuǎn)速；可編程脈沖采集器模塊，用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)濾波、放大后輸出給主機(jī)電源，作為電流給定信號(hào)；主機(jī)電流模塊，用于在可編程脈沖信號(hào)的控制下輸出電流。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電壓、 電流、速度采樣模塊是霍爾器件。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括 放大模塊，用于將霍爾器件中得到采樣信號(hào)放大，并傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D 轉(zhuǎn)換模塊，用于將經(jīng)過(guò)放大模塊放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸給 單片機(jī)。
專利摘要一種數(shù)字埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括電壓、電流、速度采樣模塊，用于將采樣結(jié)果傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊；參數(shù)預(yù)置模塊，用于設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；開(kāi)關(guān)量輸入模塊，用于設(shè)置“啟動(dòng)”、“送絲”、“抽絲”和“急?！彼膫€(gè)狀態(tài)；單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊，以高性能的單片機(jī)作為控制核心，用于進(jìn)行行數(shù)字控制；顯示模塊，用于將相關(guān)參數(shù)顯示出來(lái)；脈寬調(diào)制模塊，用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)送絲馬達(dá)；送絲馬達(dá)，用于根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)改變自身的轉(zhuǎn)速；可編程脈沖采集器模塊，用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并輸出給主機(jī)電源；主機(jī)電流模塊，用于在可編程脈沖信號(hào)的控制下輸出電流。不但能使系統(tǒng)自身得到優(yōu)化，而且還能實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的精確控制。
文檔編號(hào)B23K9/18GK201128041SQ200720198518
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者尤志春 申請(qǐng)人:上海威特力焊接設(shè)備制造股份有限公司