CN101406983A - Co2焊焊机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CO2焊焊机控制方法，包括步骤：1)由DSP芯片通过A/D转换器、检测电路实时采集焊接参数，同时检测由短路及燃弧状态检出电路分别送出的短路、燃弧判断信号；2)由DSP芯片进行数据处理和运算，如果检测到进入短路状态，首先进行瞬时短路控制，抑制瞬时短路电流上升速度，之后使短路电流以较小斜率上升，当短路时间过长，解除对短路电流上升速度的抑制，使短路电流以更大的速度上升，促使熔滴快速过渡，当短路结束后，进入燃弧波形控制阶段，保持恒定的电弧电压，本发明能控制焊接过程中各个阶段的电流、电压波形，抑制焊接飞溅和改善成形，而且电路简单，调试方便。

Description

CO2焊焊机控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法技术领域，特别涉及焊机控制方法技术领域，具体是指一种CO2焊焊机控制方法。
背景技术
采用短路过渡形式的CO2气体保护焊广泛应用于中、薄板钢结构和全位置焊接的场合，但因其自身特点而一直存在着飞溅大、焊缝成形不好等问题。理论研究和工程实践都已证实，通过合理的工艺参数的选择可获得稳定的焊接，这时的飞溅主要来自短路初期的瞬时短路飞溅和短路中期的电爆炸飞溅。这2种飞溅均与短路过渡机制密切相关，故通过常规方法减小或消除飞溅，效果并不满意。长期以来，焊接工作者为解决这些问题在焊接电流波形控制方而做出了大量努力，提出了各种波形控制方法。虽然控制效果在不断提高，但同时使控制电路变得复杂且调试困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CO2焊焊机控制方法，该控制方法能控制焊接过程中各个阶段的电流、电压波形，抑制焊接飞溅和改善成形，而且电路简单，调试方便。
为了达到上述的目的，本发明提供一种CO2焊焊机控制方法，其包括步骤：
1)由DSP芯片通过A/D转换器、检测电路实时采集焊接参数，同时检测由短路及燃弧状态检出电路分别送出的短路、燃弧判断信号；
2)由DSP芯片进行数据处理和运算，并实时通过DSP芯片上的PWM接口输出PWM控制信号从而控制焊机工作，最终实现焊机输出电流的实时控制。
较佳地，所述检测电路是焊接电流及焊接电压检测电路。
较佳地，所述焊接参数包括焊接电流和电弧电压。
较佳地，所述DSP芯片是TMS320F240芯片。
较佳地，所述PWM控制信号经过隔离驭动电路直接控制焊机主电路中的功率元件来实现控制焊机工作。
较佳地，如果检测到进入短路状态，首先进行瞬时短路控制，抑制瞬时短路电流上升速度，之后使短路电流以较小斜率上升，当短路时间过长，超过一定时间后，解除对短路电流上升速度的抑制，使短路电流以更大的速度上升，促使熔滴快速过渡，当短路结束后，进入燃弧波形控制阶段。
更佳地，所述燃弧波形控制阶段保持恒定的电弧电压。
采用了本发明的CO2焊焊机控制方法，通过使用DSP软件实现CO2焊的波形控制，利用DSP实时处理大量数据、运算速度快和软件更改参数高度灵活的特点，可以方便地实现控制方案和控制参数的调整，深入分析电流电压波形，从而寻找最佳的短路和燃弧波形控制方式，抑制焊接飞溅和改善成形，而且电路简单，调试方便。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图。
图2是本发明控制的波形示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的CO2焊焊机控制方法作进一步详细描述。
请参阅图1所示，本发明的CO2焊焊机控制方法，其包括步骤：
1)由DSP芯片通过A/D转换器、检测电路实时采集焊接参数，同时检测由短路及燃弧状态检出电路分别送出的短路、燃弧判断信号；
2)由DSP芯片进行数据处理和运算，并实时通过DSP芯片上的PWM接口输出PWM控制信号从而控制焊机工作，最终实现焊机输出电流的实时控制。
在本发明的一具体实施例中，所述检测电路是焊接电流及焊接电压检测电路。
在本发明的一具体实施例中，所述焊接参数包括焊接电流和电弧电压。
在本发明的一具体实施例中，所述DSP芯片是TMS320F240芯片。
在本发明的一具体实施例中，所述PWM控制信号经过隔离驭动电路直接控制焊机主电路中的功率元件来实现控制焊机工作。
在本发明的一具体实施例中，如果检测到进入短路状态，首先进行瞬时短路控制，抑制瞬时短路电流上升速度，之后使短路电流以较小斜率上升，当短路时间过长，超过一定时间后，解除对短路电流上升速度的抑制，使短路电流以更大的速度上升，促使熔滴快速过渡，当短路结束后，进入燃弧波形控制阶段。
在本发明的一具体实施例中，所述燃弧波形控制阶段保持恒定的电弧电压。
用于本发明的CO2焊焊机控制系统是控制CO2焊焊机的核心。其具体采用TMS320F240芯片作为本发明的控制核心。主要由DSP芯片和接口电路，电流电压反馈系统，短路及燃弧状态检出电路，送丝机调速和时序控制系统组成。其结构框图如图1所示。
如图2所示，本发明的短路波形控制过程如下：a.瞬时短路控制阶段((t1～t2)。当检测到熔滴与熔池发生短路后，首先降低短路电流，让熔滴在较低电流水平与熔池充分接触，缓慢过渡并减少瞬时短路产生的飞溅；b.正常短路控制阶段(t2～t3)。将回路在低电流水平保持一段时间后，再控制液体小桥中流过的电流使其以较小斜率增长，在保证足够电磁压缩作用的同时降低短路峰值电流，减小短路后期缩颈爆断产生的飞溅；c.短路熔滴过大控制阶段(t3～t4)。当短路时间过长(超出正常短路时间)时，取消对电流的控制，使电流以较快速度增长，加速缩颈的破断、促使熔滴快速过渡，避免熔滴生长过大影响焊接过程的稳定。
燃弧波形控制采用数字比例积分调节方式。燃弧过程中保持恒定的电弧电压，从而使燃弧过程稳定。在DSP上软件实现数字PI算法的基本公式为式(1)：μ(k)＝μ(k-1)+Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)式(1)，其中u(k)，u(k-1)为本次和前次电压控制量；Kp，Ki为比例、积分系数；e(k)，e(k-1)为电压给定值与相邻一次采样的电压反馈值之差。
短路和燃弧波形的控制分别采用DSP不同的外部中断方式，当短路过渡结束后开中断进入燃弧过程，该过程中实时的采样电压旋钮值和电压反馈值并进行数字滤波，然后计算电压旋钮值与电压反馈值的偏差e(k-1)，下次采样后计算该次的电压旋钮值与电压反馈值的偏差e(k)。根据式(1)计算出该次的控制电压，由DSP输出PWM控制信号控制电弧电压保持恒定。
波形控制方式为熔滴短路过渡比较均匀的情况时，短路时间在设定的短路电流上升速度控制时间范围内，短路峰值电流较小，可以有效减小飞溅。波形控制方式是当短路过渡时间过长时，在短路阶段后期不进行电流上升速度的抑制，电流迅速上升到较大峰值，加速短路液桥的缩颈，避免熔滴过大，从而减小了飞溅。
本发明的有益效果为：a.利用DSP的高速运算速度和实时大信息量处理功能，实现了焊接过程的实时控制和参数优化；b.软件编程实现对CO2焊接短路过渡过程的控制，通过不同的控制算法获得不同的电流、电压波形，满足焊接工艺的要求；c.经实践证明，对短路阶段和燃弧阶段控制，能够减小焊接飞溅和改善焊缝成形。
综上，本发明的CO2焊焊机控制方法能控制焊接过程中各个阶段的电流、电压波形，抑制焊接飞溅和改善成形，而且电路简单，调试方便。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种CO2焊焊机控制方法，其特征在于，包括步骤：
1)由DSP芯片通过A/D转换器、检测电路实时采集焊接参数，同时检测由短路及燃弧状态检出电路分别送出的短路、燃弧判断信号；
2)由DSP芯片进行数据处理和运算，并实时通过DSP芯片上的PWM接口输出PWM控制信号从而控制焊机工作，最终实现焊机输出电流的实时控制。
2.如权利要求1所述的基于DSP的脉冲MIG焊数字化控制方法，其特征在于，所述检测电路是焊接电流及焊接电压检测电路。
3.如权利要求1所述的基于DSP的脉冲MIG焊数字化控制方法，其特征在于，所述焊接参数包括焊接电流和电弧电压。
4.如权利要求1所述的CO2焊焊机控制方法，其特征在于，所述DSP芯片是TMS320F240芯片。
5.如权利要求1所述的CO2焊焊机控制方法，其特征在于，所述PWM控制信号经过隔离驭动电路直接控制焊机主电路中的功率元件来实现控制焊机工作。
6.如权利要求1所述的CO2焊焊机控制方法，其特征在于，如果检测到进入短路状态，首先进行瞬时短路控制，抑制瞬时短路电流上升速度，之后使短路电流以较小斜率上升，当短路时间过长，超过一定时间后，解除对短路电流上升速度的抑制，使短路电流以更大的速度上升，促使熔滴快速过渡，当短路结束后，进入燃弧波形控制阶段。
7.如权利要求6所述的CO2焊焊机控制方法，其特征在于，所述燃弧波形控制阶段保持恒定的电弧电压。
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