基于多機的埋弧焊機控制系統的研究

1 引言

　　埋弧焊是焊接工藝中應用廣的工藝方法?，F代企業(yè)中，如何更有效的對生產(chǎn)線(xiàn)上的埋弧焊機進(jìn)行監控以及如何更好的控制焊機以達到最好的焊接效果至關(guān)重要。為了對企業(yè)的埋弧焊機進(jìn)行集中的監控，通常把多臺焊機的運行參數通過(guò)傳輸到上位機，然后由上位機統一監控。單個(gè)焊機控制方面由于埋弧焊具有電流大的特點(diǎn)，通過(guò)恒定送絲速度調節電弧電壓的方法不能夠滿(mǎn)足系統控制的要求，因此埋弧焊一般采用給定恒定電流調節送絲速度的方法來(lái)控制逆變焊機達到較好的焊接效果。利用intel公司生產(chǎn)的80c196kc單片機，采用模糊控制方法調節系統的送絲速度，可以達到較好的焊接效果。

2 埋弧焊監控系統設計

　　生產(chǎn)車(chē)間一般是多臺焊機同時(shí)作業(yè)，為了方便對每臺焊機實(shí)施實(shí)時(shí)有效的監控，本系統采用了以下設計方案。本系統采用的通信采用can總線(xiàn)協(xié)議，上位機通過(guò)總線(xiàn)和每臺焊機進(jìn)行通信，接收每臺焊機發(fā)出的運行參數，以達到對每臺焊機焊接運行的電流，弧壓等參數進(jìn)行監控的目的。系統示意圖如圖1所示。

　　2.1 監控層

　　監控層采用研華工控機作為監控站。該工控機作為can總線(xiàn)上的一個(gè)節點(diǎn)，通過(guò)can通訊適配卡與現場(chǎng)層進(jìn)行通訊。通過(guò)該監控層能實(shí)現采集現場(chǎng)各焊機電弧弧壓、弧長(cháng)、電流等參數并輸出，進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)檢測。

　　2.2 現場(chǎng)層

　　現場(chǎng)層主要由焊機和各檢測執行機構組成。其中焊機作為下位機通過(guò)can控制器（主控制器集成）和can驅動(dòng)器組成和總線(xiàn)進(jìn)行通信，把檢測到的電流、弧長(cháng)、電壓等送到監控站，實(shí)現對現場(chǎng)各個(gè)部分運行情況的監控。

　　2.3 原理設計

　　埋弧焊焊機的控制系統框圖如圖2所示。本系統由送絲行走系統和電源系統兩個(gè)子系統構成，電源系統由一個(gè)產(chǎn)生恒流的閉環(huán)構成，送絲和小車(chē)行走系統由80c196kc單片機控制。

　　焊機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。系統先把檢測到的電弧電流作為電流環(huán)的反饋信號，然后通過(guò)控制器輸出的pwm信號來(lái)控制逆變電路igbt的開(kāi)關(guān)，最終達到保持閉環(huán)系統電流穩定的目的。