專利名稱：自動控制焊接條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，更具體而言，所涉及的自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，其中的許多控制器用一種統(tǒng)一的方式管理，并且每個控制器都具有專用中央處理單元。從而使每個控制器都具有與控制器的特性相適應的程序和診斷功能。
背景技術：
通常，在海洋和地面的管道焊接中，管道在焊接處直接焊在一起。在大型管道的焊接中，管道可以在一個穩(wěn)定焊炬作用下旋轉時焊接在一起。但是，這種傳統(tǒng)方法的問題在于，將焊炬固定在焊接處以及安裝旋轉大型管道的設備是很困難的。
為了解決上述的問題，開發(fā)了一種軌道焊接架，此焊接架可以繞管道旋轉將管道焊接在一起。但是，大部分這種傳統(tǒng)的軌道焊接架尺寸較大，重量大于500kg。因此，傳統(tǒng)軌道焊接架的問題在于難于繞工作點移動，而必須將焊接架移到預定的焊接位置進行焊接。
現(xiàn)在，已經(jīng)開發(fā)出或正在開發(fā)操作者容易移動的軌道焊接架，并已應用到氣體保護金屬極電弧焊、保護金屬極電弧焊和鎢電極惰性氣體保護焊。
數(shù)字焊接架控制系統(tǒng)的優(yōu)點在于，它不受惡劣環(huán)境和周圍溫度的影響，并且具有各種功能，如控制馬達、焊機、和振動，將焊接工藝條件存儲在數(shù)據(jù)庫中，用預先存儲的程序有效地操作系統(tǒng)。做成產品并公開在專利文件中的數(shù)字焊接架控制系統(tǒng)，可提供各種功能，如自動焊接工藝條件控制、振動控制和焊機控制，并可以成功的進行實時控制。但是，這種傳統(tǒng)的數(shù)字焊接架控制系統(tǒng)只有一個數(shù)字主控制器，因此當主控制器失靈時，整個控制系統(tǒng)必須停下來處理此故障。此外，傳統(tǒng)的數(shù)字焊接架控制系統(tǒng)的缺點是它不能滿足各種焊接工藝條件，這是由于焊接是在預先編程的單個功能的基礎上進行的，而且因為主控制器的程序要監(jiān)視和控制賦予系統(tǒng)的所有功能，所以程序的復雜性增加了。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明考慮到出現(xiàn)在現(xiàn)有技術中的上述問題，本發(fā)明的目標是提供一種自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，其中用統(tǒng)一的方式管理多個控制器，并且每個控制器都有其專用的中央處理單元，從而使每個控制器都有適合控制器特點的程序和診斷功能。
為了實現(xiàn)以上目標，本發(fā)明提供了一種自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括一個數(shù)據(jù)庫的主控制器、一個遠端控制面板控制器、一個焊機和工藝條件控制器，振動和移動的運動控制器、以及一個用來管理各控制器的存儲器的數(shù)字信號處理控制器；其中每個控制器內部都有一個中央處理單元和一個雙端口隨機存取存儲器，從而可以通過VME(Versa Module Eurocard)總線共享相鄰的中央處理單元和存儲器。
附圖簡述結合附圖，從以下的詳細描述中，可以更清楚地理解本發(fā)明上述的和其他的目的、特點和優(yōu)點，其中

圖1是焊接架及其運動的透視圖；圖2是一個框圖，顯示了存儲器由一個數(shù)據(jù)庫、一個主控制器和一個數(shù)字信號處理控制器共用的情況；圖3是根據(jù)本發(fā)明的焊接架控制系統(tǒng)模塊圖；圖4是裝有本發(fā)明焊接架控制系統(tǒng)的焊接系統(tǒng)透視圖；圖5遠端控制面板控制器的模塊圖；圖6是振動和移動控制器的模塊圖；圖7是振動和移動控制器；圖8是本發(fā)明中操作焊接架控制系統(tǒng)的過程的流程圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述圖1是焊接架的透視圖，此焊接架裝有兩個焊炬。每個焊炬與雙軸運動單元的機械部分相連。焊接架包括一個可以在焊接方向上移動兩個焊炬的移動軸。
圖2是一個簡圖，顯示了存儲器由一個數(shù)據(jù)庫、一個主控制器和一個數(shù)字信號處理控制器共用的情況。在這種情況下，通過主控制器將焊接數(shù)據(jù)發(fā)送到雙端口隨機存取存儲器，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲在雙端口隨機存取存儲器中。控制焊接工藝條件、焊機和運動的數(shù)據(jù)存儲在雙端口隨機存取存儲器中，數(shù)字信號處理控制器將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到安置在其他控制器中的雙端口隨機存取存儲器中。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的焊接架控制系統(tǒng)模塊圖。焊接架控制系統(tǒng)包括一個數(shù)據(jù)庫的主控制器1，一個遠端控制面板控制器2，一個焊機和工藝條件控制器3，用于振動和移動的運動控制器4和5，一個用來管理各控制器的存儲器的數(shù)字信號處理(DSP)控制器6。每個控制器2、3、4和5內都有一個中央處理單元(CPU)。此外，每個控制器1、2、3、4、5和6都有一個雙端口隨機存取存儲器(RAM)8，從而可以通過VME總線9共享相鄰的各個CPU7和存儲器。
DSP控制器6的功能是在同一時間接收主控制器1的所有數(shù)據(jù)。此主控制器開始時存儲從筆記本電腦或個人計算機發(fā)送來的操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，DSP控制器將所有接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器1、2、3、4和5中的各個雙端口RAM8。當操作者在焊接管道時需要修改預先編程的數(shù)據(jù)時，可以通過遠端控制面板控制器2中實現(xiàn)的各種功能修改數(shù)據(jù)，并且修改的數(shù)據(jù)通過遠端控制面板控制器2發(fā)送到DSP控制器6。發(fā)送的數(shù)據(jù)被存儲在各個雙端口RAM的一個存儲區(qū)中，DSP控制器6將修改的數(shù)據(jù)發(fā)送到所有控制器的各個雙端口RAM8中。具有獨立功能和程序的控制器1、2、3、4、5和6的各個CPU7可以識別發(fā)送的數(shù)值，將預先編程的值與發(fā)送的數(shù)值相比較，并通過操作者實現(xiàn)允許修改數(shù)值的具體的功能。
遠端控制面板控制器2，如圖5所示，包括一個遠端控制面板、一個CPU和一個通信板。遠端控制面板包括許多用來將管道焊接在一起的開關，CPU通過實時檢查開關等的操作確定選擇哪個開關。開關產生的信號通過通信板發(fā)送到DSP控制器6。通信板具有不同的功能，它允許將數(shù)據(jù)傳送約2km的距離。應用此功能，當焊接海洋或地面的管道時，遠端控制面板應用在進行焊接操作的位置，而遠端控制面板控制器可以放置在距離焊接點很遠的控制室中。
數(shù)據(jù)庫的主控制器1，如圖2所示，用來接收從外部設備發(fā)送的應用到焊管的數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)首先存儲在硬盤中，再存儲到DSP控制器和共享雙端口RAM中。
如圖6所示，是一個振動和移動控制器。它包括振動和移動控制器、橋接電路、編碼器信號檢測電路、一個CPU和液晶顯示器(LCD)。橋接電路用來將驅動電壓施加到應用脈寬調制(PWM)的驅動馬達上，并通過運動控制器產生馬達的方向信號。編碼器信號檢測電路檢測由馬達旋轉產生的編碼信號。CPU實時地將馬達中與驅動相關的變量、各種運動函數(shù)的初始值和修改值發(fā)送到運動控制器。除了DSP控制器的自檢功能，LCD本身也可檢查主板的狀態(tài)。
如圖7所示的焊機和工藝條件控制器3，具有根據(jù)外部傳來的關于角度的焊接工藝條件控制外部焊機的功能。焊接工藝條件由每個焊炬的焊接電流/電壓以及非脈沖模式的送絲速度確定，或由脈沖模式的峰值電流、基本電流、脈沖寬度和脈沖頻率確定。控制焊機時，實際焊接工藝條件根據(jù)上述設定的焊接數(shù)據(jù)被反饋控制到所設置的數(shù)值。信號通過隔離放大器連接，與外部設備的控制器電隔離?；緮?shù)據(jù)，是用來自動控制關于角度的焊接工藝條件和監(jiān)視焊接質量的，基本數(shù)據(jù)是通過角度傳感器測量角度得到的，從而可以控制焊接工藝條件并測量影響焊接質量的焊接速度。所測的數(shù)據(jù)被存儲在相應控制器的雙端口RAM中，存儲的數(shù)據(jù)通過DSP控制器傳送到主控制器。主控制器將傳送的數(shù)據(jù)存儲在硬盤中，并利用存儲的數(shù)據(jù)獲得焊接數(shù)據(jù)的趨勢。圖8是用角度和焊機自動控制焊接工藝條件的過程的流程圖。
控制器的結構如上所述包含其各自的CPU，因此可以根據(jù)這些控制器的特性分別構造程序。因此避免了包含單個控制器的系統(tǒng)中程序的復雜性，從而可以減少在控制器的開發(fā)中編寫程序所需要的時間。此外，每個控制器都裝有雙端口RAM，用來共享CPU和存儲器以及存儲程序的存儲器。對于一般的RAM而言，只能在一個方向讀寫數(shù)據(jù)；而雙端口RAM可以在兩個方向讀寫數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^位于右側和左側的CPU獨立地訪問雙端口RAM的存儲器。
DSP控制器管理所有的數(shù)據(jù)以共享存儲器，DSP控制器控制所有與焊機操作相關的數(shù)據(jù)，例如所有的焊接工藝條件、檢測到的焊接信號、在遠端控制面板上設置的焊接模式和信號，DSP控制器還要應用雙端口RAM將數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU。各個CPU應用固定在主板上的雙端口RAM來存取執(zhí)行其獨立程序的變量，并用發(fā)送的數(shù)據(jù)執(zhí)行程序。
如上所述，本發(fā)明提供了一種自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，其中每個控制器都具有專用的CPU，而存儲器是共享的，從而使得管道焊接系統(tǒng)中復雜的焊接程序易于實現(xiàn)。
也就是說，可以避免包含單個控制器的系統(tǒng)中程序的復雜性，從而可以減少在開發(fā)控制系統(tǒng)中編寫程序的時間。
雖然為了說明的目的，公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域的技術人員可以理解，在沒有偏離本發(fā)明所附的權利要求書所限定的范圍和精神的情況下可做出各種修改、補充和替換。
權利要求
1.自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)，包括一個數(shù)據(jù)庫的主控制器、一個遠端控制面板控制器、一個焊機和工藝條件控制器、用于振動和移動的運動控制器，以及一個用來管理各控制器的存儲器的數(shù)字信號處理控制器；其特征在于，每個控制器內部都設有一個中央處理單元和一個雙端口隨機存取存儲器，從而可以通過VME總線共享相鄰的中央處理單元和存儲器。
全文摘要
這里公開了一種自動控制焊接工藝條件并實現(xiàn)振動的自診斷型焊接架控制系統(tǒng)。焊接架控制系統(tǒng)包括一個數(shù)據(jù)庫的主控制器、一個遠端控制面板控制器、一個焊機和工藝條件控制器、用于振動和移動的運動控制器，以及一個用來管理各控制器的存儲器的數(shù)字信號處理控制器。每個控制器內部都具有一個中央處理單元和一個雙端口隨機存取存儲器，從而可以通過VME總線共享相鄰的中央處理單元和存儲器。
文檔編號B23K9/127GK1403236SQ0212745
公開日2003年3月19日 申請日期2002年8月2日 優(yōu)先權日2001年9月3日
發(fā)明者文炯淳, 權赫俊, 樸永軫, 金鐘準, 禹炳奎, 金容伯 申請人:現(xiàn)代重工業(yè)株式會社