CN102059431A - 多通道弧焊监控器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道弧焊监控器，其特征是由作为主机的工业计算机、显示器、打印机、中继盒以及各监控盒构成；监控盒内设霍尔电流传感器和霍尔电压传感器以及单片机数据采集系统，用于测量焊机输出的焊接电流和电弧电压；以中继盒控制主机分时与各监控盒进行通讯；主机是在一根焊条自开始焊接到焊接完成的焊接过程中，接受监控盒传送来的焊接电流和电弧电压信号，获得焊接过程中的平均焊接电流和平均电弧电压，在平均焊接电流和平均电弧电压超过设定值时，实时发送控制信号至监控盒，以实现报警和切断电源。本发明用于加强焊接生产管理。

Description

多通道弧焊监控器

技术领域

本发明涉及一种用于监控焊接过程工艺参数的装置，可同时监控十台焊机的焊接过程，主要用于压力容器等特种设备制造过程的焊接质量控制。

背景技术

多路参数采集和监控是众多领域急需解决的问题，如石化部门各种生产设备的运行参数集中监控，发电厂各相关设备的运行参数采集，以及各种产品制造厂的各生产环节的设备运行数据采集等，这些数据是质量控制的主要依据，也是管理人员进行生产管理的依据。

焊接作为一种高效易行的工艺技术，在工业生产中得到了广泛的应用。焊接质量是焊接物件的生命，对于压力容器、锅炉、船舶、起重运输机械等安全性要求高的特殊产品尤其如此。以压力容器、锅炉为例，大量事故的统计数字表明，一半以上的事故是因焊接质量不良造成的。

焊接质量优劣往往与下述三个工艺环节相关：一是焊接的工艺实验与评定；二是施焊时对焊接工艺的正确实施与监控；三是焊后的无损探伤检查。对于第一和第三项而言，已有较为成熟的方法与质量标准，但对于施焊工艺的实施情况目前尚属宏观失控的状态，因此，因焊工技能水平的低下和焊工工艺纪律的执行不利而造成的不应有的返修，尤其焊接接头部位内在性能的下降，在压力容器与锅炉制造业中普遍存在。焊后的无损检测只是一种消极的事后控制，施焊过程的质量监控才是积极的事中控制。

仅管，已有制定的正确合理的焊接工艺实验与评定，但其实现还需要焊工的实际操作，由于焊工技能水平的不一致和对焊接工艺纪律的执行情况各不相同，再加上焊接设备本身因老化等原因引起参数的波动，而对于施焊的控制只能停留在焊工操作的同时进行抽查，这样不仅增加人力物力，而且影响焊工的正常操作，实践证明，这种方式存在很大的弊端，根本不可能对焊接工作进行安全有效的监督控制。所以很多情况下都把焊接质量寄希望于焊后的无损检测，而这本身就是一种消极的事后控制，只是对焊接缺陷消除有用，而对焊接件很多重要使用性能作用不大(如力学性能、耐腐蚀性能等)，对于降低成本，缩短周期的作用更是甚微。另外，由于无损检测方法本身的局限性，使得其对于焊接质量的控制作用也大打折扣。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种多通道弧焊监控器，以消除人为及外界环境等不确定因素的不良影响，确保焊接质量，实现焊接质量的自动联网控制，加强焊接生产管理，降低焊接人员和无损检测人员的劳动强度，以期有效降低成本、缩短工作周期。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明多通道弧焊监控器的结构特点是由作为主机的工业计算机、显示器、打印机、中继盒以及各监控盒构成；

所述监控盒内设霍尔电流传感器和霍尔电压传感器以及单片机数据采集系统，用于测量焊机输出的焊接电流和电弧电压，所述各监控盒的采集数据通过中继盒实时传递给主机；以所述监控盒接收主机的控制信号，实现报警和切断电源的功能；

以所述中继盒控制主机分时与各监控盒进行通讯，通过所述中继盒为各监控盒提供电源；

所述主机是在一根焊条自开始焊接到焊接完成的焊接过程中，接受监控盒传送来的焊接电流和电弧电压信号，并对所述焊接过程中的焊接电流和电弧电压分别进行平均化处理，获得焊接过程中的平均焊接电流和平均电弧电压，在所述平均焊接电流和平均电弧电压超过设定值时，实时发送控制信号至监控盒，以实现报警和切断电源；所述平均焊接电流和平均电弧电压存储在主机中，并能以曲线图表的方式显示及打印输出。

本发明多通道弧焊监控器的结构特点也在于设置所述监控盒内的霍尔电压传感器是跨接在焊机的焊把线和地线之间获得电弧电压信号；以焊机的焊把线穿过霍尔电流传感器获得焊接电流信号，所述电弧电压信号和焊接电流信号分别经过放大器A和放大器B放大后传送至多路转换器和A/D转换器，由所述监控盒内的单片机数据采集系统进行数据采集获得采集数据。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明以工业计算机代替质量管理人员对焊接过程进行监控，排除人为因素及减小质检人员的工作量，采用工业计算机管理的形式，极大地方便了与其它管理设备之间的联网。

2、本发明利用工业计算机来管理焊接过程，实现焊接参数的微机输入，完成焊接过程中各种参数的采集及数据处理，归类并加以存储，从而得到焊接过程中的信息，包括工件号、焊缝编号、焊接电流的允许范围和实际记录的焊接电流、电弧电压、日期、时间等，实现焊接管理的自动化。

附图说明

图1为本发明系统构成示意图；

图2为本发明监控盒原理框图；

具体实施方式

参见图1，本实施例是由作为主机的工业计算机、显示器、打印机与中继盒以及各监控盒构成；

监控盒内设霍尔电流传感器和霍尔电压传感器以及单片机数据采集系统，用于测量焊机输出的焊接电流和电弧电压，监控盒的采集数据通过中继盒实时传递给主机；以监控盒接收主机的控制信号，实现报警和切断电源的功能；

以中继盒控制主机分时与各监控盒进行通讯，通过所述中继盒为各监控盒提供电源；

图1所示，当焊机处于空载状态时，监控盒采集的焊接电流为0，主机不对该焊机的数据进行处理；当一根焊条开始焊接时，焊机的输出电流大于0，主机接受到监控盒传递来的焊接电流和电弧电压，便开始对该焊机进行监控，当一根焊条在大约1分30秒左右焊接完成后，焊机又处于空载状态，焊接电流为0，主机检测到焊机过程结束后，将焊机一根焊条焊接过程中的焊接电流和电弧电压进行平均化处理，得到一根焊条焊接过程中的的平均焊接电流和平均电弧电压，如焊机的平均焊接电流或平均电弧电压超过预先输入到主机内的允许范围时，主机便发送指令给监控盒，对该焊机进行报警或通过电源控制模块切断焊机电源，同时主机将平均焊接电流和平均电弧电压存储在主机内。在一条焊缝或一个工件焊接完成后，可以查询到该焊缝或该工件焊接过程中各焊条的焊接参数，并以曲线图的方式打印出完整的焊缝或工件的焊接过程情况。

在实施监控之前，质量管理人员需要预先将各监控焊机的控制信息如焊接的工件编号、焊缝编号、允许焊接电流范围输入到作为主机的工业计算机中，工业计算机通过中继盒分时与各监控盒通讯，实时检测各焊机的焊接参数，实现对各台焊机的监控。由于计算机的处理速度很快，实际针对每台焊机的数据采集都基本是实时的。当检测到某焊机的焊接电流超过允许的范围时，主机就发出报警指令给监控盒进行报警或通过电源控制模块切断焊机电源中止焊接操作，每台焊机的焊接过程都与预先输入的工件编号、焊缝编号、焊条序号、时间、电弧时间等一起存储在数据库中，方便日后检查。

图2所示为监控盒的工作原理，电弧电压检测传感器采用霍尔电压传感器，跨接在焊把线21和地线22之间，霍尔电压传感器可以将电弧电压与检测电路相隔离，防止因电弧电压的波动和各监控盒之间的地线相通引起的干扰；焊接电流传感器采用霍尔电流传感器，以其检测穿过焊接电流传感器的焊把线21上的电流，实现对焊接电流的检测。检测到的电弧电压和焊接电流信号分别经过放大器A和放大器B放大后送多路转换器和A/D转换器，由单片计算机控制进行数据采集，采集到的信号通过通讯接口与外部计算机进行通讯。单片计算机实时采集电弧电压和焊接电流信号，并不进行数据处理，只是将采集的数据暂存在单片计算机内，当主机向该监控盒发出读数据指令时，该监控盒便将采集的数据连同监控盒的信息一起发送至外部主机。当主机发出报警指令时，单片计算机驱动蜂鸣器发出报警声；当主机发出切断电源信号时，单片计算机驱动继电器动作，切断焊机的电源，强制停止焊接。

具体实施中，监控盒放置在焊机附近，焊接电缆从监控盒中的测试孔穿过，用以测量焊接电流，电弧电压测试电缆接在焊机的两个输出接线端子上，用来测量电弧电压，监控盒内部的传感器及信号处理电路完成焊接电流和电弧电压的采集，通过通讯电缆传递到控制主机中。每台弧焊监控器可采集多达十个的监控盒的参数，在屏幕上显示。

Claims (2)

1.一种多通道弧焊监控器，其特征是由作为主机的工业计算机、显示器、打印机、中继盒以及各监控盒构成；

所述监控盒内设霍尔电流传感器和霍尔电压传感器以及单片机数据采集系统，用于测量焊机输出的焊接电流和电弧电压，所述各监控盒的采集数据通过中继盒实时传递给主机；以所述监控盒接收主机的控制信号，实现报警和切断电源的功能；

以所述中继盒控制主机分时与各监控盒进行通讯，通过所述中继盒为各监控盒提供电源；

所述主机是在一根焊条自开始焊接到焊接完成的焊接过程中，接受监控盒传送来的焊接电流和电弧电压信号，并对所述焊接过程中的焊接电流和电弧电压分别进行平均化处理，获得焊接过程中的平均焊接电流和平均电弧电压，在所述平均焊接电流和平均电弧电压超过设定值时，实时发送控制信号至监控盒，以实现报警和切断电源；所述平均焊接电流和平均电弧电压存储在主机中，并能以曲线图表的方式显示及打印输出。

2.根据权利要求1所述的多通道弧焊监控器，其特征是设置所述监控盒内的霍尔电压传感器是跨接在焊机的焊把线(21)和地线(22)之间获得电弧电压信号；以焊机的焊把线(21)穿过霍尔电流传感器获得焊接电流信号，所述电弧电压信号和焊接电流信号分别经过放大器A和放大器B放大后传送至多路转换器和A/D转换器，由所述监控盒内的单片机数据采集系统进行数据采集获得采集数据。

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