本發(fā)明涉及等離子切割機，具體涉及一種等離子切割機引弧控制系統和方法。

背景技術：

1、等離子切割機的引弧方式現在主要有高頻引弧模式和低頻引弧模式，高頻引弧模式適合大電流大功率的等離子切割，低頻引弧受易損件安裝方式的限制，只適用于小功率，200a以下等離子切割設備。高頻引弧容易帶來較大的高頻高壓的干擾，影響起弧成功率，干擾系統等電網設備，低頻引弧就不會產生高頻高壓的干擾，且引弧成功率會比較高，但相對使用范圍和易損件壽命就會收到影響。目前市場不是高頻就是低頻兩種引弧模式，但并未有隨機切換模式，因客戶會選配不同割炬配備不同引弧模式。

2、低頻引弧屬于接觸式引弧方式，其原理為：未引弧時電極(電源輸出負極)與噴嘴(電源輸出正極)處于短路狀態(tài)，當有引弧信號給定時，使得半橋igbt和引弧igbt驅動，氣路電磁閥導通。由于氣路存在延時，前一階段電源工作在近似短路狀態(tài)，此時通過控制回路將短路電流控制在恒定值。當氣流到達噴嘴，利用高壓的氣體推力，將噴嘴與電極從短路狀態(tài)瞬間吹開，此時會在割據內壁產生小弧，該電弧隨著氣流向外滑動，最終從噴嘴噴出，形成可維持的等離子弧。引弧過程中存在一短路過程，若控制精度不夠，很小的控制偏差就會帶來很大的電流波動，導致系統過流，引弧過程屬于負載突變過程，若在此階段控制速度不夠快，電流下降過多，也不能成功引弧。

3、上述問題是目前亟待解決的。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是旨在克服現有技術中存在的至少一個技術問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種等離子切割機引弧控制系統，所述所述系統包括開關面板、電子控制器、高頻引弧控制裝置、低頻引弧控制裝置、切割槍頭和工件；所述開關面板與所述電子控制器電連接，所述電子控制器分別與所述高頻引弧控制裝置和低頻引弧控制裝置電連接，所述高頻引弧控制裝置和低頻引弧裝置均與所述切割槍頭電連接；所述開關面板通過電子控制器控制所述系統的工作模式；所述高頻引弧控制裝置中集成有弧轉移控制電路、高頻引弧電路和等離子電源輸出單元，所述高頻引弧電路一端用于接收高頻引弧控制信號，另一端與所述弧轉移控制電路的第一端相連，所述弧轉移控制電路的第二端與所述等離子輸出單元的第一端相連，所述轉移弧控制電路的第三端與工件相連，所述轉移弧控制電路的第四端與所述切割槍頭的噴嘴相連，所述等離子輸出單元的第二一端與所述切割槍頭的電極相連；所述高頻引弧電路用于基于輸入的電源電壓和高頻引弧控制信號產生高頻高壓輸入至所述弧轉移控制電路中，所述弧轉移控制電路用于將電極和噴嘴之間的電弧轉移到工件上，形成工件與電極間的穩(wěn)定等離子電??；所述低頻引弧控制裝置包括信號接收單元、等離子氣控制模塊、pid控制模塊和高壓氣模塊，所述信號接收單元第一端與所述電子控制器電連接，第二端與所述等離子氣控制模塊第一端電連接，所述等離子氣控制模塊第二端與所述pid控制模塊第一端電連接，所述pid控制模塊第二端與所述高壓氣模塊第一端電連接，所述高壓氣模塊第二端與所述切割槍頭電連接；所述等離子氣控制模塊用于基于所述信號接收單元發(fā)送的控制信號控制等離子氣以及氣道關閉，并將等離子氣通道內殘留的剩余氣體排出，使得電極和噴嘴完全接觸；所述pid控制模塊用于控制切割機主電路以及等離子氣通道，采用增量式pid控制算法使當檢測到負載突變時通過突增控制量的方式實現負載突變過程的過渡以在電極和噴嘴間產生電壓；所述高壓氣模塊用于提供高壓，使閉合的電極和噴嘴彈開以在電極和噴嘴之間形成非轉移弧。

2、進一步的，所述工作模式包括高頻引弧模式和低頻引弧模式。

3、進一步的，所述高頻引弧電路包括第一變壓器t1、放電管、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3以及第二變壓器t2，所述第一變壓器t1的初級線圈連接于主電源，所述第一變壓器t1的次級線圈與所述放電管相連，所述放電管與所述第一電容c1、第二電容c2和第三電容c3相連，所述第一電容c1、第二電容c2和第三電容c3相互并聯后連接于第二變壓器t2的次級線圈，所述第二變壓器t2的初級線圈連接于所述弧轉移控制電路。

4、進一步的，所述弧轉移控制電路包括第一電阻r1，第二電阻r2、第四電容c4和絕緣柵雙極晶體管igbt，所述第一電阻r1與所述igbt并聯，所述igbt的發(fā)射極連接所述第二電阻r2，所述igbt的集電極連接于所述第二變壓器t2的初級線圈，所述第四電阻r4與所述第一電阻r1、第二電阻r2和igbt并聯，所述第二變壓器t2的初級線圈還連接于噴嘴。

5、進一步的，所述第二變壓器t2的初級線圈與第四電容c4組成高頻振蕩回路，產生的高頻高壓通過第二變壓器t2的次級線圈到高頻引弧電路中，擊穿噴嘴與電極間的氣隙形成等離子弧。

6、進一步的，所述弧轉移控制電路經由繼電器分別連接于所述等離子電源輸出單元和工件，用于當轉移弧電流大于設定值時系統認定弧轉移成功，斷開繼電器。

7、進一步的，所述低頻引弧控制裝置還包括放氣模塊，用于將等離子氣通道內殘留的剩余氣體排出，使得電極和噴嘴完全接觸，放氣時間延時500ms－1s。

8、進一步的，所述低頻引弧控制裝置用于當在開關面板上按下低頻引弧開關后，當電流上升至給定引弧值時，基于預設的誤差閾值判斷是否出現空氣負載，當檢測到負載突變到來時，通過突增控制量的方法實現負載突變過程的過渡。

9、進一步的，所述增量pid控制算法包括：

10、u(k)＝u(k-1)+δu(k)；

11、δu(k)＝ae(k)+(kp+2kd)e(k-1)+kde(k-2)；

12、a＝kp+kd+ki；

13、式中，u(k)為輸出的電流值，kp為比例系數、ki為微粉系數、kd為為微分系數，e為偏差。

14、第二方面，本發(fā)明提供了一種等離子切割機引弧控制方法，所述方法應用于上述的等離子切割機引弧控制系統。

15、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有一個或一個以上的指令，所述計算機指令用于使所述計算機執(zhí)行上述的等離子切割機引弧控制方法。

16、第四方面，本發(fā)明提供了一種電子設備，包括：存儲器和處理器；所述存儲器中存儲有至少一條程序指令；所述處理器通過加載并執(zhí)行所述至少一條程序指令以實現上述的等離子切割機引弧控制方法。

17、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種等離子切割機引弧控制系統，所述所述系統包括開關面板、電子控制器、高頻引弧控制裝置、低頻引弧控制裝置、切割槍頭和工件；所述開關面板與所述電子控制器電連接，所述電子控制器分別與所述高頻引弧控制裝置和低頻引弧控制裝置電連接，所述高頻引弧控制裝置和低頻引弧裝置均與所述切割槍頭電連接；所述開關面板通過電子控制器控制所述系統的工作模式；所述高頻引弧控制裝置中集成有弧轉移控制電路、高頻引弧電路和等離子電源輸出單元，所述高頻引弧電路一端用于接收高頻引弧控制信號，另一端與所述弧轉移控制電路的第一端相連，所述弧轉移控制電路的第二端與所述等離子輸出單元的第一端相連，所述轉移弧控制電路的第三端與工件相連，所述轉移弧控制電路的第四端與所述切割槍頭的噴嘴相連，所述等離子輸出單元的第二一端與所述切割槍頭的電極相連；所述高頻引弧電路用于基于輸入的電源電壓和高頻引弧控制信號產生高頻高壓輸入至所述弧轉移控制電路中，所述弧轉移控制電路用于將電極和噴嘴之間的電弧轉移到工件上，形成工件與電極間的穩(wěn)定等離子電??；所述低頻引弧控制裝置包括信號接收單元、等離子氣控制模塊、pid控制模塊和高壓氣模塊，所述信號接收單元第一端與所述電子控制器電連接，第二端與所述等離子氣控制模塊第一端電連接，所述等離子氣控制模塊第二端與所述pid控制模塊第一端電連接，所述pid控制模塊第二端與所述高壓氣模塊第一端電連接，所述高壓氣模塊第二端與所述切割槍頭電連接；所述等離子氣控制模塊用于基于所述信號接收單元發(fā)送的控制信號控制等離子氣以及氣道關閉，并將等離子氣通道內殘留的剩余氣體排出，使得電極和噴嘴完全接觸；所述pid控制模塊用于控制切割機主電路以及等離子氣通道，采用增量式pid控制算法使當檢測到負載突變時通過突增控制量的方式實現負載突變過程的過渡以在電極和噴嘴間產生電壓；所述高壓氣模塊用于提供高壓，使閉合的電極和噴嘴彈開以在電極和噴嘴之間形成非轉移弧。一方面，通過在系統中布置有高頻引弧模式和低頻引弧模式可以隨機切換，使得等離子切割機的應用范圍更廣。第二方面通過在高頻引弧控制裝置中集成有引弧轉移控制電路、高頻濾波回路，可以使引弧電路引弧成功率提高，達到系統要求的可靠性技術指標。第三方面通過在低頻引弧控制裝置中集成pid控制模塊，可以使得通過采用改進的pid算法有效解決了負載突變時電流斷續(xù)問題，提高了引弧的成功率。