基于多機(jī)的埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究

1 引言

　　埋弧焊是焊接工藝中應(yīng)用廣的工藝方法。現(xiàn)代企業(yè)中，如何更有效的對(duì)生產(chǎn)線上的埋弧焊機(jī)進(jìn)行監(jiān)控以及如何更好的控制焊機(jī)以達(dá)到最好的焊接效果至關(guān)重要。為了對(duì)企業(yè)的埋弧焊機(jī)進(jìn)行集中的監(jiān)控，通常把多臺(tái)焊機(jī)的運(yùn)行參數(shù)通過傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/上位機(jī)">上位機(jī)，然后由上位機(jī)統(tǒng)一監(jiān)控。單個(gè)焊機(jī)控制方面由于埋弧焊具有電流大的特點(diǎn)，通過恒定送絲速度調(diào)節(jié)電弧電壓的方法不能夠滿足系統(tǒng)控制的要求，因此埋弧焊一般采用給定恒定電流調(diào)節(jié)送絲速度的方法來控制逆變焊機(jī)達(dá)到較好的焊接效果。利用intel公司生產(chǎn)的80c196kc單片機(jī)，采用模糊控制方法調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送絲速度，可以達(dá)到較好的焊接效果。

2 埋弧焊監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　生產(chǎn)車間一般是多臺(tái)焊機(jī)同時(shí)作業(yè)，為了方便對(duì)每臺(tái)焊機(jī)實(shí)施實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控，本系統(tǒng)采用了以下設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)采用的通信采用can總線協(xié)議，上位機(jī)通過總線和每臺(tái)焊機(jī)進(jìn)行通信，接收每臺(tái)焊機(jī)發(fā)出的運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到對(duì)每臺(tái)焊機(jī)焊接運(yùn)行的電流，弧壓等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控的目的。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

　　2.1 監(jiān)控層

　　監(jiān)控層采用研華工控機(jī)作為監(jiān)控站。該工控機(jī)作為can總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過can通訊適配卡與現(xiàn)場層進(jìn)行通訊。通過該監(jiān)控層能實(shí)現(xiàn)采集現(xiàn)場各焊機(jī)電弧弧壓、弧長、電流等參數(shù)并輸出，進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)檢測。

　　2.2 現(xiàn)場層

　　現(xiàn)場層主要由焊機(jī)和各檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中焊機(jī)作為下位機(jī)通過can控制器（主控制器集成）和can驅(qū)動(dòng)器組成和總線進(jìn)行通信，把檢測到的電流、弧長、電壓等送到監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場各個(gè)部分運(yùn)行情況的監(jiān)控。

　　2.3 原理設(shè)計(jì)

　　埋弧焊焊機(jī)的控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。本系統(tǒng)由送絲行走系統(tǒng)和電源系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，電源系統(tǒng)由一個(gè)產(chǎn)生恒流的閉環(huán)構(gòu)成，送絲和小車行走系統(tǒng)由80c196kc單片機(jī)控制。

　　焊機(jī)的送絲方式分為等速送絲和變速送絲兩種，等速送絲適用于細(xì)焊絲高電流密度的焊接，粗絲低電流密度下的焊接則一般使用變速送絲的方式。焊機(jī)電源一般有恒流源和恒壓源兩種，等速送絲的方式下的電源一般使用恒壓源，變速送絲的電源一般使用恒流源。其中埋弧焊選用的主電路為恒流源。主電路包括電磁干擾濾波器、輸入整流器、電容濾波器、igbt逆變器、中頻變壓器、輸出整流器、濾波電抗器和高壓脈沖引弧，其核心部分為pwm控制的igbt逆變器。系統(tǒng)先把檢測到的電弧電流作為電流環(huán)的反饋信號(hào)，然后通過控制器輸出的pwm信號(hào)來控制逆變電路igbt的開關(guān)，最終達(dá)到保持閉環(huán)系統(tǒng)電流穩(wěn)定的目的。