專利名稱：一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油天然氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外油氣管道施工中使用的自動焊機多采用單弧單絲的焊接方式，這種焊接方式焊接效率較低。為了提高油氣管道的焊接效率，目前通常采用的方法是在單臺設(shè)備上安裝多個焊矩，協(xié)調(diào)多個焊矩同時工作，來提高焊接的時效。但是，由于電弧之間的相互影響，因此電弧不穩(wěn)定，弧長的波動較為劇烈，飛濺較多，熔滴過渡不平穩(wěn)，焊接過程會有未熔現(xiàn)象出現(xiàn)，一次焊接合格率較低，并且這種焊接方式所需的控制系統(tǒng)和焊接夾具相對復雜、龐大。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有油氣管道多焊矩自動焊的焊接效率低，熔滴過渡不平穩(wěn)，一次焊接合格率低，以及焊接控制系統(tǒng)復雜、焊接夾具龐大等問題，本實用新型提供了一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電源單元、手持單元，角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元和電焊機單元；所述電源單元分別與手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元供電連接；所述手持單元和角度傳感單元分別與ARM信號處理單元連接，所述ARM信號處理單元與PMAC卡控制單元連接，所述PMAC卡控制單元分別與焊接小車驅(qū)動單元和焊接電源控制單元連接，所述焊接小車驅(qū)動單元與焊接小車單元連接，所述焊接電源控制單元與電焊機單元連接。所述角度傳感單元為角度傳感器，所述角度傳感器附著在所述焊接小車單元上。所述電源單元包括空氣開關(guān)、接觸器、供電啟動電路和電源模塊，所述空氣開關(guān)分別與交流電源和接觸器連接，所述接觸器分別與供電啟動電路和電源模塊連接。所述電源模塊包括5V電源模塊、-12V電源模塊和+12V電源模塊。本實用新型提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，可以獲得不弱于傳統(tǒng)焊接技術(shù)的焊接效率和平穩(wěn)的熔滴過渡過程，焊接過程平穩(wěn)，能有效地解決焊接過程中的未熔現(xiàn)象，提高了一次焊接的合格率。

圖I是本實用新型實施例提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型實施例提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)的電路圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型技術(shù)方案作進一步描述。參見圖1，本實用新型實施例提供了一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源單元、手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元，PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元和電焊機單元。電源單元分別與手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元供電連接，用于向上述各個單元提供工作電源。手持單元和角度傳感單元分別與ARM信號處理單元連接，ARM信號處理單元與PMAC卡控制單元連接，PMAC卡控制單元分別與焊接小車驅(qū)動單元和焊接電源控制單元連接，焊接小車驅(qū)動單元與焊接小車單元連接，焊接電源控制單元與電焊機單元連接。其中，電源單元為圖2中標注7所示部分，220V交流電經(jīng)航空插頭連接到空氣開關(guān)；當空氣開關(guān)閉合后，220V交流電接入到接觸器觸電，同時另外一支路220V交流電連接 到供電啟動電路，當主控制箱電源開關(guān)閉合后，220V交流電延時供給24V開關(guān)電源，輸出24V電壓給電源模塊、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元和焊接電源控制單元供電，上述電源模塊包括5V電源模塊、-12V電源模塊和+12V電源模塊，電源模塊啟動后給手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元、焊接電源控制單元和PMAC卡控制單元供電。其中，手持單元為圖2中標注I所示部分，該手持單元不在主控制箱內(nèi)，而是單獨制作為手持盒，通過控制電纜與主控制箱連接，供電電壓采用5V供電，包含有焊層指示燈，焊層選擇按鈕，焊槍上下、左右動作控制按鈕，擺動寬度增加、減小按鈕，焊接小車前進、后退按鈕，#1、#2焊絲進退按鈕，焊接開始及停止按鈕，用于控制整個焊接過程中所需的動作。各個按鈕發(fā)送的信號經(jīng)過格雷碼編碼后，通過CAN總線傳送給ARM信號處理單元。手持單元是控制整個焊接過程的重要部件，所有的控制命令都由從手持盒發(fā)出。其中，角度傳感單元為圖2中標注2所示部分，角度傳感單元附著在焊接小車單元上，采用5V供電，根據(jù)重力原理，在不同的位置向ARM信號處理單元發(fā)送不同的信號，為PMAC卡控制單元調(diào)用焊接參數(shù)提供依據(jù)。其中，ARM信號處理單元為圖2中標注3所示部分，其主要控制元件為ARM芯片LPC2294，ARM信號處理單元在接收到手持單元和角度傳感單元發(fā)送的信號后，通過芯片內(nèi)部固化的控制程序?qū)π盘栠M行相應處理，并將處理之后的信號發(fā)送給PMAC卡控制單元。其中，PMAC卡控制單元為圖2中標注4所示部分，它是整個控制系統(tǒng)的核心組件，可以采用Delta Tao公司的PMAC運動控制卡，該卡是以DSP數(shù)字信號處理器為核心的控制器，實現(xiàn)對4個電機的控制、I/O接口控制和所有的運算，DSP的高速運算性能(20MIPS)確保了 4個電機的運動控制和相關(guān)運算可在極短時間內(nèi)完成，PMAC運動控制卡由三塊電路板組成，包括基本板、Pl板和P2板，供電電源采用5V、-12V、+12V，PMAC運動控制卡接收到ARM信號處理單元的信號后，運行控制程序，調(diào)用相應的運動、焊接參數(shù)，發(fā)送控制信號給焊接電源控制單元和焊接小車驅(qū)動單元，控制焊接小車和電焊機進行相應動作。其中，焊接小車驅(qū)動單元和焊接電源控制單元分別為圖2中標注5和標注6所示部分，焊接小車驅(qū)動單元包括兩種驅(qū)動器，分別為驅(qū)動擺動電機運動的步進電機驅(qū)動器UIM24004和驅(qū)動行走電機運動的直流電機驅(qū)動器MCDC 3006S，焊接電源控制單元接收到PMAC卡發(fā)送的控制信號后，經(jīng)過電路運算輸出0-10V的模擬信號，控制焊接電源的送絲速度、電壓修壓和脈沖修正。其中，焊接小車單元和電焊機單元作為執(zhí)行機構(gòu)，均不包含在主控制箱內(nèi)。焊接小車單元包括焊接小車、擺動電機和行走電機，電焊機單元是兩套Fronius Time Twin數(shù)字化焊機。本實施例提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)的工作原理是當按下手持盒上的控制按鈕時，手持盒的控制信號和角度傳感單元的角度傳感器信號經(jīng)過ARM信號處理單元進行信號處理，然后發(fā)送給PMAC卡控制單元，PMAC卡控制單元按照預設(shè)程序、參數(shù)給焊接小車驅(qū)動單元和焊接電源控制單元發(fā)送控制信號，控制焊接小車和電焊機進行相應的動作。本實施例提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，采用以DSP數(shù)字信號處理器為核心的控制器，實現(xiàn)對4個電機的控制、I/O接口控制和所有的運算，確保了預設(shè)程序運動控制和焊接參運算在極短的時間內(nèi)完成，從而在管道焊接時可獲得不弱于傳統(tǒng)焊接技術(shù)的焊接效率和平穩(wěn)的熔滴過渡過程，焊接過程平穩(wěn)，能有效地解決焊接過程中的未熔現(xiàn)象，提高了一次焊接的合格率。 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電源單元、手持單元，角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元和電焊機單元；所述電源單元分別與手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元供電連接；所述手持單元和角度傳感單元分別與ARM信號處理單元連接，所述ARM信號處理單元與PMAC卡控制單元連接，所述PMAC卡控制單元分別與焊接小車驅(qū)動單元和焊接電源控制單元連接，所述焊接小車驅(qū)動單元與焊接小車單元連接，所述焊接電源控制單元與電焊機單元連接。
2.如權(quán)利要求I所述的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，其特征在于，所述角度傳感單元為角度傳感器，所述角度傳感器附著在所述焊接小車單元上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源單元包括空氣開關(guān)、接觸器、供電啟動電路和電源模塊，所述空氣開關(guān)分別與交流電源和接觸器連接，所述接觸器分別與供電啟動電路和電源模塊連接。
4.如權(quán)利要求3所述的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊包括5V電源模塊、-12V電源模塊和+12V電源模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，屬于油氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括電源單元、手持單元，角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元和電焊機單元。本實用新型提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，可以獲得不弱于傳統(tǒng)焊接技術(shù)的焊接效率和平穩(wěn)的熔滴過渡過程，焊接過程平穩(wěn)，能有效地解決焊接過程中的未熔現(xiàn)象，提高了一次焊接的合格率。
文檔編號B23K9/095GK202438768SQ20122006415
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者豐兆安, 吳江橋, 尹鐵, 張毅, 張鋒, 王瑋, 田艷玲, 趙磊, 馬志峰 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司