CN101947684B - 一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，该方法采用现场总线实现埋弧焊机电源控制系统和焊接小车控制系统之间的数据传输；并采用数字预置的方式在焊接小车控制系统完成降特性埋弧焊机的实际焊接工艺参数与预置焊接工艺参数的动态匹配，实现了焊接过程的全自动化；同时，采用非常友好的人机界面，大大方便了用户的操作。

Description

一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于现场总线采用现场参数数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接过程的方法。 

背景技术

目前焊接行业所生产的埋弧焊机市场占有率最高的还是采用模拟电路控制的埋弧焊机，这些埋弧焊机采用的电源要么是平特性的，要么是降特性的，或者是两者方式兼有，同时，直流电源与埋弧焊小车之间的数据传输采用10芯或以上多芯电缆，在恶劣的工况下，往往很容易发生断线，或短路等故障，还有一部分自动埋弧焊机已经实现了数字预置焊接参数的自动焊接过程，但是其数字预置部分还仅限于平特性的直流电源，其工作原理一般是将弧焊整流器输出的电流电压通过特定的电路滤波，A/D转换，送入单片机，或其他微处理器进行数字PID运算，输出控制量，控制直流电源的输出，小车部分采用等速或变速送丝，实现埋弧焊机的自动焊接过程，同时，直流电源与埋弧焊小车之间的数据传输采用LAN总线或RS485串口或其他串口通信方式，这种数字预置参数的自动埋弧焊机实现的还仅限于平特性的直流电源。 

平特性的数字化自动埋弧焊机，对焊接工件的坡口要求较高，要求有一定的光洁度，或平整度，否则，焊接过程中，焊接的工艺参数比如焊接电流将发生较大变化，或者实际焊接参数将很大程度偏离预置值的要求，这样就在一定程度上增加了生产成本，降低了焊接质量。同时模拟电路实现的降特性自动埋弧焊机，因没有量化的参数预置，焊接的起弧过程，焊接调整过程中操作不方便，可控性差，同时稳定性较差，自动化程度有限，不利于焊接工艺规范的制 定与实施，这些缺点是模拟电路自动埋弧焊机显而易见的缺陷；再者，直流电源与埋弧焊小车之间的数据传输采用LAN总线或RS485等其他串口方式，一方面数据传输速度和距离受到一定限制，而且其抗干扰能力也将受到很大限制。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，该方法可综合解决模拟埋弧焊机和数字埋弧焊机平特性模式中的缺陷，提高用户的焊接工艺水平、降低工件加工成本、确保焊接质量和焊接质量的一致性。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：提供一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：包括如下步骤： 

A、在埋弧焊机上配置一个埋弧焊机电源控制系统和一个焊接小车控制系统； 

B、通过焊接小车控制系统的人机界面进行预置焊接工艺参数的输入，焊接小车控制系统将预置电流值和预置电压值通过现场总线传输到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中；所述预置焊接工艺参数至少包括预置电流值、预置电压值和预置焊接速度值； 

C、通过电流传感器采集实际焊接电流值并经过模数转换器对电流信号进行数字化处理后发送至埋弧焊机电源控制系统的微处理器中，通过降特性埋弧焊机中央处理板的电压通道采集从焊枪与工件上检测到实际焊接电压一并存储到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中； 

D、在埋弧焊机电源控制系统中，将预置电流值与采集到的实际焊接电流值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量控制可控硅的导通角或绝缘栅双极型晶体管的脉冲宽度从而获得调整后的焊接电流值，进而获得埋弧焊机的下降特性；

E、在焊接小车控制系统中，将预置电压值与实际焊接电压值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量去控制送丝电机的送丝速度，从而获得调整后的焊接电压值，进而实现埋弧焊机的自动变速送丝； 

F、在焊接小车控制系统中，将预置焊接速度值进行比例运算得到一个速度控制量，并用它通过控制焊接小车的行走驱动装置中的电流电压双闭环反馈控制PWM脉宽调速电路实现对焊接小车的焊接速度的控制； 

G、通过预置焊接工艺参数对实际焊接工艺参数进行实时动态匹配，实现埋弧焊机降特性自动焊接的整个过程。 

在步骤D中，所述调整后的焊接电流值与预置电流值之间的误差小于等于预置电流值的10％；在步骤E中，所述调整后的焊接电压值与预置电压值之间的误差小于等于预置电压值的10％；在步骤F中，所述焊接小车的焊接速度值与预置焊接速度值之间的误差小于等于预置焊接速度值的10％。 

所述焊接小车控制系统采用高亮兰背景液晶作为预置焊接工艺参数与实际采集到得焊接参数值的显示器，采用软键盘实现预置焊接工艺参数的录入；所述埋弧焊机电源控制系统通过设置大屏高亮兰背景的液晶显示屏上的一个按钮实现埋弧焊机电源部分焊接模式的点动选择。 

在埋弧焊机降特性自动焊接过程中，小车行走可由焊接电流信号或由焊接启动按钮的开关信号来启动，也可由收弧电流信号或焊接停止按钮的开关信号来停止；焊剂的自动送进与回收、小车的自动行走均可通过设置小车过程控制器上的菜单项来控制，一旦设定，系统就可按既定的要求工作；在焊接过程中，按工艺要求调用每个焊接段所需的焊接工艺参数，同时，焊接过程中，可对每 个焊接工艺参数进行微调并加以存储。 

在步骤D中，所述比例积分调节器在空载时，进入完全饱和状态，输出满空载电压，焊接起弧前，要先让比例积分调节器退出饱和状态，从而进入正常调节状态，实现焊接电流值的预置。 

在步骤E中，在将采集到的实际焊接电压值与当前的焊接送丝控制量相比较，首先固定一条埋弧焊机降特性的特性曲线即给定一个焊接电流值，在开环状态绘制出在不同电压段给定焊接电压下的送丝参量方程，然后在该方程的导引下，加入比例积分调节器，从而完成送丝时对焊接电压的精确预置控制。 

所述电流电压双闭环控制PWM脉宽调速器接受0-10V的电压控制量和正反转方向控制信号。 

在步骤D中，所述数字比例积分运算的运算式为： 

yk＝yk_1+k1×(ek-ek_1)+k2×ek 

其中：k1，k2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次控制量，yk为本次物理控制量。 

在步骤E中，所述数字比例积分运算的运算式为： 

yk＝yk_1+(C1-(vot_pre*K1))+K2*ek 

其中：vot_pre为电压预置值，C1、K1、K2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次物理控制量，yk为本次物理控制量。 

在步骤F中，所述比例运算的运算式为 

yk＝k1*v 

其中：yk为输出速度控制量，k1为常数，v为预置焊接速度值。 

综上所述，本发明所提供的采用现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法具有如下优点： 

1、该方法可用于解决即使坡口工艺较为粗糙，也能有效解决焊接规范和焊接质量一致性问题，从而较大幅度提高焊接效率，节约焊接成本，提高焊缝质量，改善工人劳动条件； 

2、采用现场总线实现焊接小车控制系统和埋弧焊机电源控制系统之间的通信，保证了数据的传输速度和实时性，并使得通信的抗干扰能力大幅提高。 

附图说明

图1为本发明所提供的现场数字预置式埋弧焊机降特性自动焊控制系统的结构示意图； 

图2为实现降特性自动埋弧焊机的埋弧焊机电源控制系统的焊接电流运算原理图； 

图3为实现降特性自动埋弧焊机的焊接小车控制系统的焊接电压运算原理图； 

图4为埋弧焊机电源控制系统的软件流程图； 

图5为焊接小车控制系统的手动程序流程图； 

图6为焊接小车控制系统的软件自动程序流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。 

本发明所提供的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法包括如下步骤：A、在埋弧焊机上配置一个埋弧焊机电源控制系统和一个焊接小车控制系统；B、通过焊接小车控制系统的人机界面进行预置焊接工艺参数的输入，焊接小车控制系统将预置电流值和预置电压值通过现场总线传输到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中；所述预置焊接工艺参数至少包括预置电流值、预置 电压值和预置焊接速度值；C、通过电流传感器(如分流器)采集实际焊接电流值并经过模数转换器对电流信号进行数字化处理后发送至埋弧焊机电源控制系统的微处理器中，通过降特性埋弧焊机中央处理板的电压通道采集从焊枪与工件上检测到实际焊接电压一并存储到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中；D、在埋弧焊机电源控制系统中，将预置电流值与采集到的实际焊接电流值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量控制可控硅的导通角或绝缘栅双极型晶体管的脉冲宽度从而获得调整后的焊接电流值，进而获得埋弧焊机的下降特性；E、在焊接小车控制系统中，将预置电压值与实际焊接电压值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量去控制送丝电机的送丝速度，从而获得调整后的焊接电压值，进而实现埋弧焊机的自动变速送丝；F、在焊接小车控制系统中，将预置焊接速度值进行比例运算得到一个速度控制量，并用它通过控制焊接小车的行走驱动装置中的电流电压双闭环反馈控制PWM脉宽调速电路实现对焊接小车的焊接速度的控制；G、通过预置焊接工艺参数对实际焊接工艺参数进行实时动态匹配，实现埋弧焊机降特性自动焊接的整个过程。 

在步骤D中，所述调整后的焊接电流值与预置电流值之间的误差小于等于预置电流值的10％；在步骤E中，所述调整后的焊接电压值与预置电压值之间的误差小于等于预置电压值的10％；在步骤F中，所述焊接小车的焊接速度值与预置焊接速度值之间的误差小于等于预置焊接速度值的10％。 

所述焊接小车控制系统采用高亮兰背景液晶作为预置焊接工艺参数与实际采集到得焊接参数值的显示器，采用软键盘实现预置焊接工艺参数的录入；所述埋弧焊机电源控制系统通过设置大屏高亮兰背景的液晶显示屏上的一个按钮实现埋弧焊机电源部分焊接模式的点动选择。

在埋弧焊机降特性自动焊接过程中，小车行走可由焊接电流信号或由焊接启动按钮的开关信号来启动，也可由收弧电流信号或焊接停止按钮的开关信号来停止；焊剂的自动送进与回收、小车的自动行走均可通过设置小车过程控制器上的菜单项来控制，一旦设定，系统就可按既定的要求工作；在焊接过程中，按工艺要求调用每个焊接段所需的焊接工艺参数，同时，焊接过程中，可对每个焊接工艺参数进行微调并加以存储。 

在步骤D中，所述比例积分调节器在空载时，进入完全饱和状态，输出满空载电压，焊接起弧前，要先让比例积分调节器退出饱和状态，从而进入正常调节状态，实现焊接电流值的预置。在步骤E中，在将采集到的实际焊接电压值与当前的焊接送丝控制量相比较，首先固定一条埋弧焊机降特性的特性曲线即给定一个焊接电流值，在开环状态绘制出在不同电压段给定焊接电压下的送丝参量方程，然后在该方程的导引下，加入比例积分调节器，从而完成送丝时对焊接电压的精确预置控制。在步骤F中，所述电流电压双闭环控制PWM脉宽调速器接受0-10V的电压控制量和正反转方向控制信号。 

在步骤D中，所述数字比例积分运算的运算式为： 

yk＝yk_1+k1×(ek-ek_1)+k2×ek 

其中：k1，k2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次控制量，yk为本次物理控制量。 

在步骤E中，所述数字比例积分运算的运算式为： 

yk＝yk_1+(C1-(vot_pre*K1))+K2*ek 

其中：vot_pre为电压预置值，C1、K1、K2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次物理控制量，yk为本次物理控制量。 

在步骤F中，所述比例运算的运算式为 

yk＝k1*v 

其中：yk为输出速度控制量，k1为常数，v为预置焊接速度值。 

本发明一方面要解决埋弧焊机降特性的焊接电流与焊接电压的预置问题，该课题面临的技术难度在于：如果改变焊接电流值，同时也相应地改变了埋弧焊机电源的特性曲线(增大电流，曲线右移，减小电流，曲线左移)，因焊接送丝的等熔曲线是斜向上的一条直线，其与特性曲线的交点在纵坐标上向上移动，那么，这时的焊接电压就会自动增加或减小，进而导致预置电压与实际焊接电压产生较大偏移，从而产生预置失效。由于本发明采用了现场数字预置的方法，那么，预置的焊接电压始终作为一个实际焊接电压的参考值，一旦系统发现二者之间的误差发生变化，它就会通过前述公式yk＝yk_1+(C1-(vot_pre×K1))+K2×ek，计算出新的送丝速度的控制量yk，去调整送丝电机的转速，从而保证焊接电压不因埋弧焊机电源的特性曲线的移动而发生变化。 

另外还有直流电源与埋弧焊小车之间数据通信问题，因焊接送丝的控制信号是焊接电压，焊接电压的数据来源于主机(即直流电源)，那么，此数据就必须通过数据通信来完成，这就要求总线要有较高的传输速度和很强的实时性，同时，由于埋弧焊机往往工作于相当恶劣的工业环境，那么，对现场总线的抗干扰能力也有较高的要求，所以，要实现埋弧焊机降特性的参数预置，有了相当的难度，再者，因我国国情，本身存在焊接工件因设备或工厂条件差异，坡口工艺往往难以保证其平整度和光洁度的要求(相对较为粗糙)，采用带数字预置的自动埋弧焊机的降特性来焊接这样的工件，既能保证焊接电流足够的稳定，又能保证焊接电压较小的波动，在我国有广泛的应用前景，这就形成我们的产 品研发动机。 

本发明是针对解决埋弧焊机降特性的主要焊接工艺参数(焊接电流，焊接电压，焊接速度等)的参数预置问题而提供的一种基于现场总线(CAN总线)数据传输的实现埋弧焊机降特性自动焊接过程的方法，该方法的特征可描述如下： 

人机界面：小车部分采用高亮兰背景液晶作为焊接工艺参数预置值与实际采集值的显示器，手感特别舒适的软键盘作为参数录入工具，系统参数的设定采用菜单形式，中英文菜单，设置过程直观，简便，埋弧焊机电源部分焊接模式如平特性埋弧焊，降特性埋弧焊，手工焊，碳弧气刨，气体保护焊等采用一个按钮点动选择，采用大屏高亮兰背景液晶，中英文菜单显示。 

埋弧焊机降特性数字预置的实现方法：采用数字预置的方式，在小车部分完成了埋弧焊机降特性的主要焊接工艺参数(焊接电流，焊接电压以及焊接速度)的实际焊接参数与预置参数数字量基本吻合的任务：只要通过小车部分过程控制器的触摸键盘输入焊接工艺要求所需的焊接电流，焊接电压，焊接速度，启动自动焊接过程后，系统就会按照预设的焊接工艺参数，使得与之相配合使用的降特性的埋弧焊机电源，输出与预设值基本吻合的实际的焊接电流，焊接电压和焊接速度。这个方法的实现是这样完成的：通过现场总线，将预置焊接电流参数传输至埋弧焊机电源部分中央控制器的内存中，埋弧焊机电源接收到给定指令后，将它同从电流传感器采样到的负反馈信号(实际焊接电流值)相比较，采用比例积分调节器，给出触发可控硅导通角的控制量，从而完成埋弧焊机降特性的特性控制，特别指出：该比例积分调节器在空载时，进入完全饱和状态，输出满空载电压，焊接起弧前，要先让比例积分调节器退出饱和状态，从而进入正常调节状态，实现焊接电流的预置；从焊枪与工件上检测到焊接电压信号，通过降特性埋弧焊机中央处理板的电压采集通道，将采集到的实际焊接 电压与当前的焊接送丝控制量相比较，首先固定一条埋弧焊机降特性的特性曲线即给定一个焊接电流值，在开环状态绘制出在不同电压段给定焊接电压下的送丝参量方程，然后在该方程的导引下，加入比例积分调节器，从而完成送丝时对焊接电压的精确预置控制；焊接速度的控制采用PWM脉宽调速器，接受0-10V的电压控制量和正反转方向控制信号，因该调速器采用电流电压双闭环控制，从而较为精确的控制小车的焊接速度。 

通信方法：埋弧焊机主机(即提供焊接能量的电源)部分和埋弧焊机小车(即控制焊接过程的过程控制器和机械执行机构)部分之间的数据传输方式采用现场总线(CAN总线)来完成：在埋弧焊机主机中央控制部分设计有现场总线CAN控制器，高速光耦，及CAN收发器，同时，在埋弧焊机小车部分的过程控制器中同样设计有现场总线CAN控制器，高速光耦，及CAN收发器，这样，两部分之间的必要的参数传输只需用CANH，CANL两根双绞屏蔽线便可完成通讯，CAN控制器采用24M晶振，可以同时高速收发多字节数据，因其技术完善，可靠性好，传输距离远，抗干扰能力强的特点，可多主联机通讯，同时，因其高速性，实时性好，可将从埋弧焊电源取出实际焊接电压，实时传输至小车控制器中，同给定焊接电压值相比较，去控制送丝速度，达到降特性变速送丝的要求。 

实现焊接过程的全自动化的方法：其内容包括焊接过程启动后，焊接送丝，与埋弧焊机降特性相适应的主要焊接工艺参数包括焊接电流，焊接电压，焊接速度的动态匹配，焊接起弧方式包括定点起弧和刮擦起弧两种，定点起弧为检测到焊接电弧电流建立后启动小车行走，刮擦起弧为焊接启动指令发出后，同时启动焊接小车的行走，焊接收弧方式包括收弧完成后停止焊接小车的行走和焊接小车行走停止后完成收弧两种，以及焊剂的自动送进与回收过程，焊接起 弧，收弧方式通过小车过程控制器的设置菜单来完成，一旦设定，系统就按既定的方式工作，焊剂的自动送进与回收可配置相应厂家自动回收输送机，采用气动控制，过程控制器实时控制焊剂阀门的开闭，从而实现小车部分焊剂的自动送进与回收。 

如图1所示，三相同步信号直接从电源变压器取出，通过光电隔离，进入同步信号整形电路，焊接电流，焊接电压实际值，分别经过电压调理，电流调理电路，通过A/D采集同时送到中央处理器，同时，中央处理器将实际焊接电流或焊接电压送高亮液晶显示器显示，同时，利用处理器内置或外挂CAN总线控制器，通过高速光耦隔离，连接CAN收发器，中央处理器将接受来自小车的焊接指令和给定指令，执行电流电压的PI调节控制，同时通过CAN总线，将焊接电流，焊接电压的实际值送至小车的过程控制器。焊接小车控制系统，主要由送丝驱动器，小车行走驱动器，机械执行机构，中央处理器，控制电源模块，内置或外挂CAN收发控制模块等部分组成。主要焊接工艺参数的录入通过过程控制器触摸键盘来完成，通过触摸键盘，可完成进丝，退丝，左行，右行等手动操作，通过菜单也可进入参数设定屏，进行各种参数的设定，焊枪准备完成，按焊接按钮，自动焊接过程就开始，自动焊剂输送，如果需要微调焊接参数，可直接按显示器下方的两排增加或减少键，或直接调用另一组焊接程序，实现不停机的情况完成不同坡口段的焊接，完成焊接后，按停止按钮，停止焊接，焊剂停止输送，结束整个焊接过程。 

图2为实现降特性自动埋弧焊机的埋弧焊机电源控制系统的焊接电流运算原理图；图3为实现降特性自动埋弧焊机的焊接小车控制系统的焊接电压运算原理图。 

本发明所提供的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法的具体实现步骤如下： 

步骤1：图1中焊接小车控制系统部分主要由送丝驱动器、小车行走驱动器、 送丝马达、行走马达、小车微处理器、控制电源模块、现场总线接口电路等组成。主要焊接工艺参数包括：预置焊接电流、预置焊接电压、预置焊接速度以及焊丝材料、焊丝规格、起弧规范、收弧规范、小车行走的启停方式。这些参数的录入均通过小车控制系统所接触摸键盘来完成。 

步骤2：图1中埋弧焊机电源控制系统部分，三相380V电压进入焊接变压器经变频降压，输出到整流电路中，焊接电流，焊接电压实际值，分别经过电流，电压滤波电路，通过A/D(模数转换器)采集同时送到电源微处理器，同时，电源微处理器将实际焊接电流或焊接电压送高亮液晶显示器显示。 

步骤3：将步骤1得到的预置电流值和预置电压值通过现场总线(如CAN总线等)传输到埋弧焊电源的电源微处理器的内存中，与上述步骤2采集到的实际焊接电流值进行比较，同时进行图2给出的控制运算步骤进行运算，得到一个物理控制量Yk，并用该物理控制量Yk去控制可控硅的导通角或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的脉冲宽度，从而获得与预置电流值基本相等的实际焊接电流Ia(按标准不能超过预置电流的10％)，进而获得具有下降特性埋弧焊机的电源和焊接深度一致的优质焊缝。 

步骤4：将步骤1得到的预置电压值与上述步骤2采集到的实际焊接电压值进行比较，同时进行图3给出的控制运算步骤进行运算，得到一个物理控制量Yk，并用该物理控制量Yk去控制送丝马达的输出转速即焊丝送进速度，从而获得与预置电压值基本相等的实际焊接电压Va(按标准不能超过预置电压的10％)，进而获得平直美观的焊缝。 

步骤5：将步骤1得到的预置焊接速度值进行一定的比例运算得到一个速度控制量，并用它通过一个调速电路去控制图1中的小车行走马达，从而获得与预置焊接速度值相匹配的实际焊接速度(按标准不能超过预置焊接速度的10％)。 

步骤6：启动小车触摸键盘上的焊接按钮，小车微处理器和电源微处理器执行给出自动运算程序和自动焊接程序，按下停止按钮就会结束焊接任务，程序自动返回到初始状态，焊接过程中如果出现比如过流，过热等紧急情况，Y1输出报警信号，焊接过程自动终止。 

如图4所示，首先进行寄存器初始化，然后，进入主程序，主程序首先调用CAN通信子程序，将焊接指令通过发送程序传送至埋弧焊机主机，通过接收程序，将从埋弧焊机电源部分传来的实际参数转移至安全的小车中央处理器的内存区，通过从主机传送过来的功能号fun_no，判断主机调用的那个程序模块，比如工作在降特性埋弧焊模式，则小车处理器根据相应的模式，自动匹配相应的自动焊接送丝功能程序，接下来，程序判断系统工作在手动还是自动状态，如果是手动，则调用手动功能子程序，如手动进丝或退丝，参数设定等；否则，调用自动焊接程序，扫描一个周期完成，程序又回到调用CAN通信子程序，这即为该实例整个工作程序的大致流程。 

图5为降特性埋弧焊机焊接小车部分手动程序流程图，主要实现了小车手动功能和数据的录入功能；6附图6为降特性埋弧焊机焊接小车部分软件自动程序流程图。现简介如下：通过通讯程序将从埋弧焊机弧焊电源部分传来的参数转移至小车中央处理器的内存区，通过从主机传送过来的功能号，判断主机调用的那个程序模块，比如工作在降特性埋弧焊模式，则小车处理器根据相应的模式，自动匹配相应的自动焊接送丝功能程序，接下来，程序判断系统工作在手动还是自动状态，如果是手动，则调用手动功能子程序，如手动进丝或退丝，参数设定等；否则，调用自动焊接程序，扫描一个周期完成，程序又回到调用CAN通信子程序，这即为该实例整个工作程序的大致流程。 

Claims (10)

1.一种现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、在埋弧焊机上配置一个埋弧焊机电源控制系统和一个焊接小车控制系统；

B、通过焊接小车控制系统的人机界面进行预置焊接工艺参数的输入，焊接小车控制系统将预置电流值和预置电压值通过现场总线传输到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中；所述预置焊接工艺参数至少包括预置电流值、预置电压值和预置焊接速度值；

C、通过电流传感器采集实际焊接电流值并经过模数转换器对电流信号进行数字化处理后发送至埋弧焊机电源控制系统的微处理器中，通过降特性埋弧焊机中央处理板的电压通道采集从焊枪与工件上检测到实际焊接电压一并存储到埋弧焊机电源控制系统的微处理器中；

D、在埋弧焊机电源控制系统中，将预置电流值与采集到的实际焊接电流值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量控制可控硅的导通角或绝缘栅双极型晶体管的脉冲宽度从而获得调整后的焊接电流值，进而获得埋弧焊机的下降特性；

E、在焊接小车控制系统中，将预置电压值与实际焊接电压值进行比较，同时采用比例积分调节器进行数字比例积分运算得到一个物理控制量，并用该物理控制量去控制送丝电机的送丝速度，从而获得调整后的焊接电压值，进而实现埋弧焊机的自动变速送丝；

F、在焊接小车控制系统中，将预置焊接速度值进行比例运算得到一个速度控制量，并用它通过控制焊接小车的行走驱动装置中的电流电压双闭环反馈控制PWM脉宽调速电路实现对焊接小车的焊接速度的控制；

G、通过预置焊接工艺参数对实际焊接工艺参数进行实时动态匹配，实现埋弧焊机降特性自动焊接的整个过程。

2.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤D中，所述调整后的焊接电流值与预置电流值之间的误差小于等于预置电流值的10％；在步骤E中，所述调整后的焊接电压值与预置电压值之间的误差小于等于预置电压值的10％；在步骤F中，所述焊接小车的焊接速度值与预置焊接速度值之间的误差小于等于预置焊接速度值的10％。

3.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：所述焊接小车控制系统采用高亮兰背景液晶作为预置焊接工艺参数与实际采集到得焊接参数值的显示器，采用软键盘实现预置焊接工艺参数的录入；所述埋弧焊机电源控制系统通过设置大屏高亮兰背景的液晶显示屏上的一个按钮实现埋弧焊机电源部分焊接模式的点动选择。

4.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在埋弧焊机降特性自动焊接过程中，小车行走可由焊接电流信号或由焊接启动按钮的开关信号来启动，也可由收弧电流信号或焊接停止按钮的开关信号来停止；焊剂的自动送进与回收、小车的自动行走均可通过设置小车过程控制器上的菜单项来控制，一旦设定，系统就可按既定的要求工作；在焊接过程中，按工艺要求调用每个焊接段所需的焊接工艺参数，同时，焊接过程中，可对每个焊接工艺参数进行微调并加以存储。

5.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤D中，所述比例积分调节器在空载时，进入完全饱和状态，输出满空载电压，焊接起弧前，要先让比例积分调节器退出饱和状态，从而进入正常调节状态，实现焊接电流值的预置。

6.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤E中，在将采集到的实际焊接电压值与当前的焊接送丝控制量相比较，首先固定一条埋弧焊机降特性的特性曲线即给定一个焊接电流值，在开环状态绘制出在不同电压段给定焊接电压下的送丝参量方程，然后在该方程的导引下，加入比例积分调节器，从而完成送丝时对焊接电压的精确预置控制。

7.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：所述电流电压双闭环控制PWM脉宽调速器接受0-10V的电压控制量和正反转方向控制信号。

8.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤D中，所述数字比例积分运算的运算式为：

yk＝yk_1+k1×(ek-ek_1)+k2×ek

其中：k1，k2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次控制量，yk为本次物理控制量。

9.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤E中，所述数字比例积分运算的运算式为：

yk＝yk_1+(C1-(vot_pre*K1))+K2*ek

其中：vot_pre为电压预置值，C1、K1、K2为常数，ek为本次误差，ek_1为上次误差，yk_1为上次物理控制量，yk为本次物理控制量。

10.根据权利要求1所述的现场数字预置方式实现埋弧焊机降特性自动焊接方法，其特征在于：在步骤F中，所述比例运算的运算式为

yk＝k1*v

其中：yk为速度控制量，k1为常数，v为预置焊接速度值。

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