專利名稱：數(shù)字化直流脈沖mig焊接機的焊接控制方法及焊接控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接控制方法及焊接控制電路，尤其是一種數(shù)字化直流脈沖MIG 焊接機的焊接控制方法及焊接控制電路，屬于MIG焊接機的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有焊接機的電弧特性控制一般都是模擬控制的，采用模擬的控制方式固定不易更改，能耗高，一般只能做到某一工作方式下的電弧特性控制良好，而其它工作方式下則相對不好，切存在升級困難，開發(fā)周期長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法及焊接控制電路，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用調(diào)節(jié)方便，適用范圍廣，降低使用成本，安全可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法， 所述焊接控制方法包括如下步驟
a、啟動第一處理器及第二處理器，第一處理器與第二處理器通訊后，對人機界面進行顯示測試；
b、向第一處理器的EEPROM內(nèi)輸入所需的焊接參數(shù)，并通過人機界面顯示輸入的焊接參數(shù)；
c、按下焊槍進入相應(yīng)的焊接模式，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)驅(qū)動送絲機送絲，并使焊接機進入引弧子程序，使得焊接機引?。?br> d、焊接時，第二處理器將焊接參數(shù)、反饋的工作電流及工作電壓值通過PI控制方式輸出相應(yīng)的PWM控制信號，使得焊接機輸出穩(wěn)定的焊接電?。坏谝惶幚砥鞲鶕?jù)焊接參數(shù)使得焊接機按照設(shè)定狀態(tài)焊接；
e、讀取焊槍狀態(tài)，當松開焊槍時，第一處理器進入收弧子程序，焊接過程結(jié)束。所述第一處理器為單片機，第二處理器為DSP。所述第一處理器內(nèi)EEPROM輸入的焊接參數(shù)包括峰值電流IP、基值電流lb、焊接電壓、峰值時間Τρ、頻率f、送絲速度Vm、提前送氣時間、滯后送氣時間、去球時間、焊絲材料、焊絲直徑及操作模式。所述步驟d中，第二處理器根據(jù)反饋的工作電流值及工作電壓值經(jīng)PI控制計算后得到參考電壓Uf，第二處理器將得到的參考電壓Uf與設(shè)定的焊接電壓比較；當參考電壓Uf 大于設(shè)定焊接電壓時，第二處理器增大基值時間Tb ；當參考電壓Uf小于設(shè)定焊接電壓時， 第二處理器減小基值時間Tb ；第二處理器根據(jù)基值時間Tb輸出相應(yīng)周期的PWM信號，使得焊接弧壓與焊接狀態(tài)相匹配。第一處理器進入引弧子程序后，打開氣閥送氣，延時2秒后，第一處理器驅(qū)動送絲機慢送絲，產(chǎn)生弧壓；引弧成功時，經(jīng)熱脈沖過渡后第一處理器驅(qū)動送絲機按照設(shè)定的送絲速度Vm送絲；引弧失敗時，第一處理器停止送絲機的送死，關(guān)斷焊接機的電源，停止送氣。所述焊絲材質(zhì)包括鋁、鎂鋁合金、碳鋼或不銹鋼。所述數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制電路，包括第一處理器及第二處理器，所述第一處理器與人機界面及送絲機調(diào)速電路相連；第一處理器與第二處理器相連，且第二處理器的輸入端分別與用于對焊接機焊接時焊接電流采樣的電流采樣反饋電路及用于對焊接機焊接時焊接電壓采樣的電壓反饋采樣電路相連；第二處理器的輸出端與IGBT 驅(qū)動電路相連，第二處理器根據(jù)第一處理器內(nèi)的焊接參數(shù)、焊接機工作時反饋電流值及反饋電壓值輸出相應(yīng)的PWM信號，使得焊接機的弧壓保持穩(wěn)定。所述IGBT驅(qū)動電路與IGBT半橋逆變電路相連，所述IGBT半橋逆變電路的輸入端與三相輸入整流濾波電路相連，IGBT半橋逆變電路的輸出端通過中頻逆變變壓器與高頻整流濾波輸出電路相連，所述高頻整流濾波輸出電路與焊接機相連。所述第二處理器的輸入端還與保護電路相連。所述電流采樣反饋電路為霍爾電流傳感器，電壓采樣反饋電路為霍爾電壓傳感器。本發(fā)明的優(yōu)點第一處理器采用單片機，第二處理器采用DSP，通過第一處理器與第二處理器的對應(yīng)配合，實現(xiàn)數(shù)字化直流脈沖的焊接控制；提高不同焊接的適應(yīng)性；向第一處理器的EEPROM存儲器內(nèi)輸入焊接參數(shù)，提高后續(xù)采用相同焊接設(shè)置的操作性，提高焊接效率；焊接時，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)設(shè)置驅(qū)動送絲機進行送送，第二處理器根據(jù)反饋的電流值、電壓值及焊接參數(shù)，能夠調(diào)節(jié)輸出PWM信號的周期，能夠?qū)附訖C的熔滴過渡進行有效控制，實現(xiàn)了對電弧長度的有效控制，根據(jù)反饋的電流值、電壓值能夠?qū)φ麄€焊接過程的過流、過熱及過壓進行保護，提高整個電路工作的可靠性，結(jié)構(gòu)緊湊，降低使用成本。


圖1為本發(fā)明焊接控制的流程圖。圖2為本發(fā)明引弧子程序的流程圖。圖3為本發(fā)明收弧子程序的流程圖。圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖4所示所述數(shù)字化直流脈沖MIG (熔化極氣體保護電弧焊)焊接機的焊接控制電路包括第一處理器及第二處理器，具體地，第一處理器采用單片機(MCU)，第二處理器采用DSP(digital signal processor)，通過第二處理器的高速運算能力，能夠使得焊接機的弧壓能快速保持穩(wěn)定。第一處理器與第二處理器相連，第一處理器與人機界面相連，第一處理器通過人機界面能夠顯示相應(yīng)的焊接參數(shù)；第一處理器的輸出端與送絲機調(diào)速電路相連，通過送絲機調(diào)速電路能夠調(diào)節(jié)送絲機的送絲速度。第二處理器的輸入端與電流采樣反饋電路及電壓采樣反饋電路相連，電流采樣反饋電路及電壓采樣反饋電流分別用于對焊接機焊接工作時的電流及電壓進行采樣，電流采樣反饋電路為霍爾電流傳感器，電壓采樣反饋電路為霍爾電壓傳感器。第二處理器根據(jù)得到的反饋電流值、反饋電壓值及答疑處理器內(nèi)設(shè)定的焊接參數(shù)，根據(jù)PI控制算法輸出相應(yīng)的PWM信號，所述焊接機根據(jù)PWM信號產(chǎn)生
5相應(yīng)的弧壓，能夠保持焊接機熔滴過渡的穩(wěn)定性。單片機與DSP數(shù)字信號處理器包括復(fù)位電路、時鐘電路。復(fù)位電路保證MCU和DSP 的正常啟動，時鐘電路提供MCU和DSP工作的時鐘周期，所述MCU和DSP內(nèi)有EEPROM，F(xiàn)LASH, 定時器，看門狗，還包含A/D轉(zhuǎn)換器，它能將霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器的模擬信號輸入量轉(zhuǎn)換為DSP所需的數(shù)字量，所述數(shù)碼管顯示電路采用數(shù)顯控制芯片，其與單片機的輸出端相連。第二處理器通過IGBT驅(qū)動電路與IGBT半橋逆變電路相連，IGBT半橋逆變電路的輸入端與三相輸入整流濾波電路相連，IGBT半橋逆變電路的輸出端與中頻逆變變壓器相連，中頻逆變變壓器通過高頻整流濾波輸出電路與焊接機相連，從而能夠使得焊接機產(chǎn)生相應(yīng)要求的焊接弧壓。第二處理器的輸入端還與保護電路相連，當霍爾電流傳感器及霍爾電壓傳感器檢測到相應(yīng)的工作電流、工作電壓時，第一處理器將反饋的電流值、電壓值與設(shè)定焊接參數(shù)進行比較，當出現(xiàn)過流、過壓或過熱時，保護電路能夠?qū)φ麄€焊接系統(tǒng)進行保護。如圖1、圖2和圖3所示根據(jù)圖4所述的焊接控制電路，所述數(shù)字化直流脈沖MIG 焊接機的焊接控制方法包括如下步驟
a、啟動第一處理器及第二處理器，第一處理器與第二處理器通訊后，對人機界面進行顯示測試；
通過顯示測試可以知道人機界面上的LED發(fā)光管和七段數(shù)碼管是否正常工作，如果已經(jīng)損壞通過顯示測試就可以確定；如果沒有顯示測試這一過程，那么即使LED發(fā)光管或者七段數(shù)碼管已經(jīng)損壞也無法知道，最終對焊接機的正確使用帶來困擾，當確定人機界面損壞時，能夠方便更換相應(yīng)的人機界面；有了顯示測試這一過程對焊接機的正確使用帶來很大的幫助。b、向第一處理器的EEPROM內(nèi)輸入所需的焊接參數(shù)，并通過人機界面顯示輸入的焊接參數(shù)；
第一處理器具有EEPROM存儲器和FLASH存儲器，其中，EEI3ROM用于存儲數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH 存儲器用于存儲程序；向第一處理器的EEPROM內(nèi)輸入的焊接參數(shù)包括峰值電流Ip、基值電流lb、焊接電壓V、峰值時間Tp、頻率f、送絲速度Vm、提前送氣時間、滯后送氣時間、去球時間、焊絲材料、焊絲直徑、操作模式(兩步，四步，特殊四步)；七段數(shù)碼管顯示峰值電流Ip 值、焊接電壓V值，焊絲材料，led燈指示焊絲直徑、操作模式。其中，頻率f為熔滴過渡的頻率，通過頻率f能夠反應(yīng)焊接機的熔滴過渡的電壓，焊絲材料包括鋁、鋁鎂合金、碳鋼或不銹鋼。當上述焊接參數(shù)輸入EEPROM存儲器后，第一處理器能夠直接讀取上一次輸入的焊接參數(shù)，并能夠作為本次焊接參數(shù)使用，當進行兩次相同焊接操作時，能夠提高焊接操作時間；當需要更新焊接參數(shù)時，通過輸入相應(yīng)的焊接參數(shù)，第一處理器根據(jù)新輸入的焊接參數(shù)及EEPROM內(nèi)保存的焊接參數(shù)，能夠控制送絲機及焊接機進行相應(yīng)的焊接操作。C、按下焊槍進入相應(yīng)的焊接模式，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)驅(qū)動送絲機送絲，并使焊接機進入引弧子程序，使得焊接機引??；
按動焊槍時，根據(jù)EEPROM選擇的焊絲直徑、焊絲材料及焊接模式，第一處理器驅(qū)動送絲機進行慢送絲，并進入FLASH存儲器內(nèi)設(shè)定的引弧子程序；進入引弧子程序后，打開氣閥送氣，延時2秒，由于焊絲靠近工件，使得氣體電離產(chǎn)生弧壓；當?shù)玫较鄳?yīng)的弧壓后，引弧成功，當引弧成功后，通過氣閥的熱脈沖過渡，第一處理器驅(qū)動送絲機按照設(shè)定的送絲速度進行送絲，以便進行焊接操作；當引弧失敗后，第一處理器停止送絲機的送絲，關(guān)閉電源，關(guān)閉氣閥，停止送氣，不能進行焊接，需要重新進行弓I弧操作。d、焊接時，第二處理器將焊接參數(shù)、反饋的工作電流及工作電壓值通過PI控制方式輸出PWM控制信號，使得焊接機輸出穩(wěn)定的焊接電?。坏谝惶幚砥鞲鶕?jù)焊接參數(shù)使得焊接機按照設(shè)定狀態(tài)焊接；
利用DSP強大高效的數(shù)據(jù)處理能力，通過頻率f得到相應(yīng)時間值，然后將得到的時間值減去峰值時間Tp得到基值時間Tb，把基值時間Tb作為調(diào)節(jié)電弧長度實現(xiàn)溶滴穩(wěn)定過渡的依據(jù)。由于焊槍在焊接工作中很難保持高度一致，經(jīng)常上下晃動導(dǎo)致焊接過程中弧壓頻繁發(fā)生變化，把霍爾電流傳感器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換值和霍爾電壓傳感器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換值的反饋值在DSP 內(nèi)經(jīng)過PI算法后得到參考電壓Uf，經(jīng)過PI (比例積分)算法的好處是可以降低焊接過程中產(chǎn)生的干擾，積分環(huán)節(jié)能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差。DSP進行PI算法時，DSP將霍爾電壓傳感器經(jīng)A/ D轉(zhuǎn)換得到的電壓值與預(yù)設(shè)的焊接電壓相比較，得到一個差值。在焊接機中，霍爾電壓傳感器采樣得到的電壓值包含了電流的信息，將當前采樣計算得到的電壓差值進行比例和積分運算，并與前一時刻得到的參考電壓Uf相加，得到當前的參考電壓Uf值，將得到當前的參考電壓Uf與預(yù)設(shè)的焊接電壓V比較，來決定基值時間Tb的變化。當參考電壓Uf大于預(yù)設(shè)焊接電壓值V時由峰值電流Ip自然過渡到基值電流Ib，即增大基值時間Tb;反之由峰值電流Ip自然過渡到基值電流Ib，即減小基值時間Tb ；DSP根據(jù)調(diào)整后的基值時間Tb輸出相應(yīng)的PWM信號的周期，根據(jù)輸出的PWM信號來調(diào)節(jié)焊接機的弧壓，從而使得焊接過程中的熔滴過渡，改變?nèi)芑俣缺３只悍€(wěn)定性，減少飛濺，確保焊接過程的質(zhì)量及可靠性。e、讀取焊槍狀態(tài)，當松開焊槍時，第一處理器進入收弧子程序，焊接過程結(jié)束。當焊接過程結(jié)束時，松開焊槍，第一處理器進入收弧子程序，進入收弧子程序后， 第一處理器檢測送絲機的送絲速度、脈沖電流及頻率，當送絲速度不為零時，第一處理器將送絲機的送送速度置零，停止送絲機的送絲，切斷焊接機的電壓，延時設(shè)定時間后，停止送氣，返回主程序，等到下一次焊接過程的開始。如圖廣圖4所示工作時，啟動第一處理器及第二處理器，根據(jù)第一處理器內(nèi)的人機界面測試程序?qū)θ藱C界面進行功能測試，以確定人機界面是否能完整顯示參數(shù)。測試后，通過相應(yīng)的按鍵向第一處理器的EEPROM存儲器內(nèi)輸入所需的焊接參數(shù)，并通過人機界面顯示相應(yīng)輸入的焊接參數(shù)。輸入完成后，按動焊槍后，第一處理器進入焊槍引弧子程序， 使得焊槍能夠引??；引弧后，第二處理器根據(jù)反饋的電流值、電壓值及焊接參數(shù)，來通過得到的基值時間Tb來調(diào)節(jié)輸出PWM信號的周期，從而焊接機能夠根據(jù)PWM信號產(chǎn)生相應(yīng)的弧壓，提高焊接機熔滴過渡的穩(wěn)定弧壓，降低飛濺，降低焊槍不穩(wěn)定時對焊接的影響。焊接結(jié)束時，第一處理器進入收弧子程序，等待下一次焊接過程的開始。
實施例例如焊絲材料為鋁，焊絲直徑為1. 2，采用兩步焊接模式。工作時，打開電源，按動焊絲材料按鈕選擇到鋁，七段數(shù)碼管顯示鋁焊絲材料的代碼。按動焊絲直徑按鈕選擇1.2 直徑的焊絲，指示1. 2焊絲的LED燈點亮。按動焊接模式按鈕選擇兩步按鈕選擇，兩步焊接 LED點亮。設(shè)定焊接峰值電流和焊接基值電流，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)峰值電流和基值電流，七段數(shù)碼管顯示設(shè)定的峰值焊接電流和基值焊接電流。調(diào)節(jié)后的焊接參數(shù)都存入單片機的 EEPR0M。設(shè)定焊接電流后。按下焊槍后，當引弧成功后七段數(shù)碼管顯示焊接時的電流和焊接時的電壓。 本發(fā)明第一處理器采用單片機，第二處理器采用DSP，通過第一處理器與第二處理器的對應(yīng)配合，實現(xiàn)數(shù)字化直流脈沖的焊接控制；提高不同焊接的適應(yīng)性；向第一處理器的EEPROM存儲器內(nèi)輸入焊接參數(shù)，提高后續(xù)采用相同焊接設(shè)置的操作性，提高焊接效率； 焊接時，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)設(shè)置驅(qū)動送絲機進行送送，第二處理器根據(jù)反饋的電流值、電壓值及焊接參數(shù)，能夠調(diào)節(jié)輸出PWM信號的周期，能夠?qū)附訖C的熔滴過渡進行有效控制，實現(xiàn)了對電弧長度的有效控制，根據(jù)反饋的電流值、電壓值能夠?qū)φ麄€焊接過程的過流、過熱及過壓進行保護，提高整個電路工作的可靠性，結(jié)構(gòu)緊湊，降低使用成本。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是，所述焊接控制方法包括如下步驟(a)、啟動第一處理器及第二處理器，第一處理器與第二處理器通訊后，對人機界面進行顯示測試；(b)、向第一處理器的EEPROM內(nèi)輸入所需的焊接參數(shù)，并通過人機界面顯示輸入的焊接參數(shù)；(C)、按下焊槍進入相應(yīng)的焊接模式，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)驅(qū)動送絲機送絲，并使焊接機進入引弧子程序，使得焊接機引??；(d)、焊接時，第二處理器將焊接參數(shù)、反饋的工作電流及工作電壓值通過PI控制方式輸出相應(yīng)的PWM控制信號，使得焊接機輸出穩(wěn)定的焊接電弧；第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)使得焊接機按照設(shè)定狀態(tài)焊接；(e)、讀取焊槍狀態(tài)，當松開焊槍時，第一處理器進入收弧子程序，焊接過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是所述第一處理器為單片機，第二處理器為DSP。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是所述第一處理器內(nèi)EEPROM輸入的焊接參數(shù)包括峰值電流Ip、基值電流lb、焊接電壓、峰值時間Tp、頻率f、送絲速度Vm、提前送氣時間、滯后送氣時間、去球時間、焊絲材料、焊絲直徑及操作模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是所述步驟(d)中，第二處理器根據(jù)反饋的工作電流值及工作電壓值經(jīng)PI控制計算后得到參考電壓Uf，第二處理器將得到的參考電壓Uf與設(shè)定的焊接電壓比較；當參考電壓Uf大于設(shè)定焊接電壓時，第二處理器增大基值時間Tb ；當參考電壓Uf小于設(shè)定焊接電壓時，第二處理器減小基值時間Tb ；第二處理器根據(jù)基值時間Tb輸出相應(yīng)周期的PWM信號，使得焊接弧壓與焊接狀態(tài)相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是第一處理器進入引弧子程序后，打開氣閥送氣，延時2秒后，第一處理器驅(qū)動送絲機慢送絲， 產(chǎn)生弧壓；引弧成功時，經(jīng)熱脈沖過渡后第一處理器驅(qū)動送絲機按照設(shè)定的送絲速度Vm送絲；引弧失敗時，第一處理器停止送絲機的送死，關(guān)斷焊接機的電源，停止送氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法，其特征是所述焊絲材質(zhì)包括鋁、鎂鋁合金、碳鋼或不銹鋼。
7.一種數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制電路，其特征是包括第一處理器及第二處理器，所述第一處理器與人機界面及送絲機調(diào)速電路相連；第一處理器與第二處理器相連，且第二處理器的輸入端分別與用于對焊接機焊接時焊接電流采樣的電流采樣反饋電路及用于對焊接機焊接時焊接電壓采樣的電壓反饋采樣電路相連；第二處理器的輸出端與 IGBT驅(qū)動電路相連，第二處理器根據(jù)第一處理器內(nèi)的焊接參數(shù)、焊接機工作時反饋電流值及反饋電壓值輸出相應(yīng)的PWM信號，使得焊接機的弧壓保持穩(wěn)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制電路，其特征是所述IGBT驅(qū)動電路與IGBT半橋逆變電路相連，所述IGBT半橋逆變電路的輸入端與三相輸入整流濾波電路相連，IGBT半橋逆變電路的輸出端通過中頻逆變變壓器與高頻整流濾波輸出電路相連，所述高頻整流濾波輸出電路與焊接機相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制電路，其特征是所述第二處理器的輸入端還與保護電路相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制電路，其特征是所述電流采樣反饋電路為霍爾電流傳感器，電壓采樣反饋電路為霍爾電壓傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化直流脈沖MIG焊接機的焊接控制方法及焊接控制電路，其包括如下步驟a、啟動第一處理器及第二處理器，并對人機界面進行顯示測試；b、向第一處理器的EEPROM內(nèi)輸入所需的焊接參數(shù)，并通過人機界面顯示輸入的焊接參數(shù)；c、按下焊槍進入相應(yīng)的焊接模式，第一處理器根據(jù)焊接參數(shù)驅(qū)動送絲機送絲，并使焊接機進入引弧子程序；d、焊接時，第二處理器將焊接參數(shù)、反饋的工作電流及工作電壓值通過PI控制方式輸出相應(yīng)的PWM控制信號，使得焊接機輸出穩(wěn)定的焊接電弧；e、讀取焊槍狀態(tài)，當松開焊槍時，第一處理器進入收弧子程序，焊接過程結(jié)束。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用調(diào)節(jié)方便，適用范圍廣，降低使用成本，安全可靠。
文檔編號B23K9/173GK102398101SQ201110371559
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者劉煜, 李明杰 申請人:無錫市南方電器制造有限公司