CN102416518B - 一种埋弧焊接控制器 - Google Patents
一种埋弧焊接控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102416518B CN102416518B CN201110418499.4A CN201110418499A CN102416518B CN 102416518 B CN102416518 B CN 102416518B CN 201110418499 A CN201110418499 A CN 201110418499A CN 102416518 B CN102416518 B CN 102416518B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- current
- signal
- chip microcomputer
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种埋弧焊接控制器，包括单片机、焊接电压电流隔离变换调理电路、整流单元、多组隔离电源、母线电压检测单元、母线电压调节单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元。单片机通过功率接口分别与母线电压调节单元、母线电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、及焊接电压电流隔离变换调理电路相连接，通过检测焊接电压电流信号、励磁电流信号、电枢电压电流信号，同时控制PWM脉宽驱动单元，实现对电机转速大小、转向的闭环控制；本发明采用全桥驱动技术，抗干扰能力强，可实现能耗制动，冲击小、送丝机力矩输出稳定，并可实现网络通讯功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种埋弧焊焊接送丝控制技术领域，特别是由dsPIC 30F系列单片机控制的具有网络通讯功能的送丝控制器。
背景技术
目前在埋弧焊钢管制造企业，同时需要2-10丝焊接，以提高金属熔敷率和焊接速度。焊接速度达到1.8米/分钟以上，单丝电流达到1500A以上。质量管理部门要求能对焊接参数进行记录和控制。客户对焊接质量要求几乎苛刻，因此对焊接设备提出更高要求。
通过调查得知：现有送丝控制技术以SCR功率器件做成的可调速驱动器为主，方向切换使用继电器或变换励磁方向，电流冲击大。一般没有能耗制动功能，只能工作在I和"I象限，速度变化率低。硬件由多块电路板完成逻辑和模拟控制，结构复杂故障多、稳定性差。生产线一般由多个焊接控制箱组成的焊接系统，操作十分复杂、不友好。
因此，实现送丝控制技术的全数字化，可实现能耗制动及回馈功能、冲击小、送丝机力矩输出稳定，并可实现网络通讯功能的埋弧焊接控制器是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种埋弧焊接控制器，采用全桥驱动技术，抗干扰能力强；可实现能耗制动及回馈功能、冲击小、送丝机力矩输出稳定，并可实现网络通讯功能。
为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
一种埋弧焊接控制器，包括单片机、焊接电压电流隔离变换调理电路、整流单元、多组隔离电源、母线电压检测单元、母线电压调节单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、功率接口；
所述的单片机通过功率接口分别与母线电压调节单元、母线电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、及焊接电压电流隔离变换调理电路相连接，通过检测焊接电压电流信号、励磁电流信号、电枢电压电流信号、母线电压信号，同时控制PWM脉宽驱动单元，实现对电机转速大小、转向的闭环控制；
来自焊机的110V交流电经整流单元整流变成直流电，直流电分为三路：一路给直流电机供电，一路变换成多组低压隔离电源，为各低压单元器件供电；还有一路为励磁电源；整流后的电信号经电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路输入电机，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对直流电机转速、正反转的控制；直流电机与电机励磁调节单元相连接；
通过焊接电压及焊接电流隔离变换调理电路，得到焊接电压信号及焊接电流信号，该信号输入给单片机，由单片机通过功率接口将控制信号传递给全桥PWM脉宽驱动单元，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对电机的控制，该闭环控制构成焊接电压、电流控制环；
全桥PWM脉宽驱动单元的输出端设有电枢电压电流采样电路，电枢电压电流采样电路检测全桥PWM脉宽驱动单元发出的PWM脉宽驱动电流电压信号，该信号通过功率接口输入单片机，经单片机内置的DSP数字信号处理器进行处理，将控制信号输出至全桥PWM脉宽驱动单元，全桥PWM脉宽驱动单元发出驱动信号给直流电机，该闭环控制构成电枢电压电流控制环；
电机励磁调节单元与电机相连接，提供稳定的励磁电流，保证送丝机力矩稳定；电机励磁调节单元通过励磁电流检测电阻发出电流信号，该电流信号通过功率接口传输至单片机，由单片机发控制信号经功率接口传递给电机励磁调节单元，构成电机励磁控制环；
母线电压检测单元对经整流后的母线电压进行实时采样，并将采样得到的模拟信号输入单片机；由单片机对模拟信号进行模数转换得到数字信号，然后通过单片机内置的DSP数字信号处理器对该数字信号进行处理得到电压调节信号，该电压调节信号输入母线电压调节单元，通过分压电阻实现母线电压的精确控制及能耗制动。
该控制器还包括通讯接口，所述的通讯接口集成Modbus通讯功能，可实现多台焊接控制器联网，并实现上位机通讯。
所述的单片机设有隔离、抗干扰的焊机隔离接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用dsPIC30F系列单片机，抗干扰能力强，具有DSP数字处理器，完善的电机驱动接口。
2、电机驱动采用全桥PWM脉宽驱动，含有母线电压调节单元，在电机工作在高电压时可实现该电压的泄放，实现对电机的精确控制。
3、含有电机励磁调节单元，减少电网波动的影响，保证运行稳定。
4、与电焊机接口做到全隔离，抗干扰性强；送丝控制器与送丝电机功率部分不隔离，降低造价。
5、采用集成LCD点阵显示屏，方便进行参数设定和状态查看。
6、采用Modbus协议功能，可实现多台焊接控制器进行组网通讯，并可进行上位机检测和控制。
7、本发明提供的埋弧焊接控制器，便于厂家集成做成焊接控制箱、焊接控制台等。
8、系统适于最常用的焊机电源和直流送丝机头，便于生产线配套、老系统数字化升级改造。
9、由于所有器件全部集成在控制器内，体积小巧，造价低廉，便于替换维护，没有外面仪表也可工作，便于设备制造厂集成应用。
10、焊接控制器内部有几十个参数，可灵活设置控制特性和逻辑方式，如弧压控制引弧或弧压、电流控制引弧，送丝机驱动特性调整等。
附图说明
图1是埋弧焊接控制器的系统硬件框图；
图2是焊接电压隔离变换调理电路图；
图3是焊接电流隔离变换调理电路图；
图4是电枢电压采样电路图；
图5是电枢电流采样电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施方式。
见图1，一种埋弧焊接控制器，包括单片机、焊接电压电流隔离变换调理电路、整流单元、多组隔离电源、母线电压检测单元、母线电压调节单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、功率接口。
所述的单片机通过功率接口分别与母线电压调节单元、母线电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、及焊接电压电流隔离变换调理电路相连接，通过检测焊接电压电流信号、励磁电流信号、电枢电压电流信号、母线电压信号及PWM脉宽驱动电流信号，实现对电机转速大小、转向的闭环控制。
来自焊机的110V交流电经整流单元整流变成直流电，直流电分为三路：一路给直流电机供电，一路变换成多组低压隔离电源，为各低压单元器件供电；还有一路为励磁电源；整流后的电信号经电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路输入电机，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对直流电机转速、正反转的控制；直流电机与电机励磁调节单元相连接。
通过焊接电压及焊接电流隔离变换调理电路，得到焊接电压信号及焊接电流信号，该信号输入给单片机，由单片机通过功率接口将控制信号传递给全桥PWM脉宽驱动单元，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对电机的控制，该闭环控制构成焊接电压、电流控制环。
全桥PWM脉宽驱动单元的输出端设有电枢电压电流采样电路，电枢电压电流采样电路检测全桥PWM脉宽驱动单元发出的PWM脉宽驱动电流电压信号，该信号通过功率接口输入单片机，经单片机内置的DSP数字信号处理器进行处理，将控制信号输出至全桥PWM脉宽驱动单元，全桥PWM脉宽驱动单元发出驱动信号给直流电机，该闭环控制构成电枢电压电流控制环。
电机励磁调节单元与电机相连接，提供稳定的励磁电流，保证送丝机力矩稳定；电机励磁调节单元通过励磁电流检测电阻发出电流信号，该电流信号通过功率接口传输至单片机，由单片机发控制信号经功率接口传递给电机励磁调节单元，构成电机励磁控制环。
母线电压检测单元对经整流后的母线电压进行实时采样，并将采样得到的模拟信号输入单片机；由单片机对模拟信号进行模数转换得到数字信号，然后通过单片机内置的DSP数字信号处理器对该数字信号进行处理得到电压调节信号，该电压调节信号输入母线电压调节单元，通过分压电阻实现母线电压的精确控制及能耗制动；母线电压调节单元的作用是：在焊机工作工程中，产生瞬时的高电压时将高电压泄放掉，起到保护作用。
该控制器还包括通讯接口，所述的通讯接口集成Modbus通讯功能，可实现多台焊接控制器联网，并实现上位机通讯。所述的单片机设有隔离、抗干扰的焊机隔离接口。
图2为焊接电压隔离变换调理电路图，该电路主要由隔离放大模块P1、电容C33、电位器R50组成，由电阻R45、R57、R52构成输入端分压电路、由电阻R53、二极管D19构成输出端过压保护电路；电容C33接于隔离放大模块P1的两输出端之间，与电位器R50并联。
图3为焊接电流隔离变换调理电路图，该电路主要由隔离放大模块P2、电容C37、电位器R60组成，由电阻R59、R65、R61构成输入端分压电路、由电阻R64、二极管D29构成输出端过压保护电路；电容C37接于隔离放大模块P2的两输出端之间，与电位器R60并联。
该电路可实现电源、输入、输出三隔离，供电24VDC，输入75mV，输出10V，频响5KHz。整个电路匹配到电压：0-100V输入/0-5V输出，电流：0-150mV输入/0-5V输出，电流取样分流器150mV/1500A。
图4为电枢电压采样电路图，该电路主要由运算放大器U5B、电阻R9、电容C12、钳位二极管D2组成，放大器U5B输入的正极端接有电阻R9、电容C12，电阻R9与电容C12并联，运算放大器U5B的负极输入端与输出端连接；运算放大器U5B信号输入端设有由电阻电阻R103、电阻R3、电阻R102、电阻R2构成的分压电路，信号输出端设有保护电阻R6及电容C7；电容C12和电容C7起滤波作用。
图5为电枢电流采样电路图，由电流检测芯片U13、运算放大器U2B、电阻R12、电容C16、电位器R13、电阻R21组成，电流检测芯片U13接于运算放大器的输入端，在电流检测芯片U13与运算放大器U2B的输入端之间接有电阻R15、R19，放大器U2B的输出端接有保护电阻R16。在运算放大器U2B的正极输入端接有电阻R12，电阻R12分别与电容C16、电位器R13相连接，构成基准电压的输入，电容C16起滤波作用；在运算放大器U2B的负极输入端与输出端之间接有电阻R21。
本发明的电枢电压、电流采样电路可提高检测精度。电枢电流检测电路由电流检测芯片ACS712提供隔离检测，由运算放大器U2B进行放大匹配，1/2VCC代表0A电流。电枢检测电路标定为-5A～0～+5A，电压标定-100V～0～+100V。
Claims (3)
1.一种埋弧焊接控制器，其特征在于，包括单片机、焊接电压电流隔离变换调理电路、整流单元、多组隔离电源、母线电压检测单元、母线电压调节单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、功率接口；
所述的单片机通过功率接口分别与母线电压调节单元、母线电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路、电机励磁调节单元、及焊接电压电流隔离变换调理电路相连接，通过检测焊接电压电流信号、励磁电流信号、电枢电压电流信号、母线电压信号，同时控制PWM脉宽驱动单元，实现对电机转速大小、转向的闭环控制；
来自焊机的110V交流电经整流单元整流变成直流电，直流电分为三路：一路给直流电机供电，一路变换成多组低压隔离电源，为各低压单元器件供电；还有一路为励磁电源；整流后的电信号经电压检测单元、全桥PWM脉宽驱动单元、电枢电压电流采样电路输入电机，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对直流电机转速、正反转的控制；直流电机与电机励磁调节单元相连接；
通过焊接电压及焊接电流隔离变换调理电路，得到焊接电压信号及焊接电流信号，该信号输入给单片机，由单片机通过功率接口将控制信号传递给全桥PWM脉宽驱动单元，由全桥PWM脉宽驱动单元实现对电机的控制，该闭环控制构成焊接电压、电流控制环；
全桥PWM脉宽驱动单元的输出端设有电枢电压电流采样电路，电枢电压电流采样电路检测全桥PWM脉宽驱动单元发出的PWM脉宽驱动电流电压信号，该信号通过功率接口输入单片机，经单片机内置的DSP数字信号处理器进行处理，将控制信号输出至全桥PWM脉宽驱动单元，全桥PWM脉宽驱动单元发出驱动信号给直流电机，该闭环控制构成电枢电压电流控制环；
电机励磁调节单元与电机相连接，提供稳定的励磁电流，保证送丝机力矩稳定；电机励磁调节单元通过励磁电流检测电阻发出电流信号，该电流信号通过功率接口传输至单片机，由单片机发控制信号经功率接口传递给电机励磁调节单元，构成电机励磁控制环；
母线电压检测单元对经整流后的母线电压进行实时采样，并将采样得到的模拟信号输入单片机；由单片机对模拟信号进行模数转换得到数字信号，然后通过单片机内置的DSP数字信号处理器对该数字信号进行处理得到电压调节信号，该电压调节信号输入母线电压调节单元，通过分压电阻实现母线电压的精确控制及能耗制动。
2.根据权利要求1所述的一种埋弧焊接控制器，其特征在于，该控制器还包括通讯接口，所述的通讯接口集成Modbus通讯功能，可实现多台焊接控制器联网，并实现上位机通讯。
3.根据权利要求1或2所述的一种埋弧焊接控制器，其特征在于，所述的单片机设有隔离、抗干扰的焊机隔离接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110418499.4A CN102416518B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种埋弧焊接控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110418499.4A CN102416518B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种埋弧焊接控制器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102416518A CN102416518A (zh) | 2012-04-18 |
| CN102416518B true CN102416518B (zh) | 2014-05-14 |
Family
ID=45941304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110418499.4A Active CN102416518B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种埋弧焊接控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102416518B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103192163B (zh) * | 2012-11-17 | 2017-11-21 | 沈阳工业大学 | 一种基于单片机控制的焊接同步磁控装置及控制方法 |
| CN104749969A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 唐山长城电焊机总厂有限公司 | 一种1500a全数字逆变软开关埋弧焊机送丝系统控制电路 |
| CN105880800B (zh) * | 2014-05-13 | 2020-04-14 | 广东联洋科技有限公司 | 一种电焊机通用电路板的设计方法 |
| CN104368896B (zh) * | 2014-10-22 | 2016-06-01 | 江苏科技大学 | 一种深熔深埋弧焊控制器 |
| CN105171191B (zh) * | 2015-10-25 | 2017-03-29 | 捷福装备（武汉）股份有限公司 | 一体式工频焊接控制器 |
| CN109530982A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-29 | 上海沪工焊接集团股份有限公司 | 一种送丝机的数字化控制方法 |
| CN111030529B (zh) * | 2020-01-14 | 2023-04-25 | 云南巨能科技发展有限公司 | 弧焊发电机励磁控制系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4322602A (en) * | 1981-01-23 | 1982-03-30 | Miller Electric Manufacturing Company | Square wave power supply for arc welding |
| CN1305627C (zh) * | 2004-12-23 | 2007-03-21 | 上海交通大学 | 埋弧焊机的双数字信号处理器控制系统 |
| CN201869149U (zh) * | 2010-11-25 | 2011-06-15 | 杭州三和电控设备有限公司 | 基于dsp的同步发电机励磁调节器 |
| CN202447792U (zh) * | 2011-12-14 | 2012-09-26 | 中冶辽宁德龙钢管有限公司 | 一种埋弧焊接控制器 |
-
2011
- 2011-12-14 CN CN201110418499.4A patent/CN102416518B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102416518A (zh) | 2012-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102416518B (zh) | 一种埋弧焊接控制器 | |
| CN102350569B (zh) | 多功能数字化逆变焊机的设置方法 | |
| CN102307034B (zh) | 一体化无刷直流电机的驱动装置 | |
| CN207398834U (zh) | 一种基于电力电子技术的串联电压补偿装置 | |
| CN102646979B (zh) | 一种多模块并联直流电源及其控制方法 | |
| CN201490955U (zh) | 一种两相步进驱动器 | |
| CN201312267Y (zh) | 单级spwm逆变电源电路 | |
| CN104615129B (zh) | 交流伺服电机硬件在环试验装置 | |
| CN104993733A (zh) | 一种轨道交通车辆中应急电源装置 | |
| CN202447792U (zh) | 一种埋弧焊接控制器 | |
| CN105697351A (zh) | 自动检测调节水压系统 | |
| CN106253757B (zh) | 热轧机大功率直流传动及控制系统 | |
| CN205430059U (zh) | 用于dcdc电源的均流控制电路、电源及电源模块 | |
| CN202388099U (zh) | 一种焊接电压电流隔离变换调理电路 | |
| CN104616575A (zh) | 一种数字化电力电子实验装置 | |
| CN102394605A (zh) | 一种igbt试验用脉冲发生方法及装置 | |
| CN205281306U (zh) | 一种智能交流净化稳压电源 | |
| CN204639420U (zh) | 高中频逆变电阻焊电源 | |
| CN204462838U (zh) | 交流伺服电机硬件在环试验装置 | |
| CN204576921U (zh) | 一种数字化电力电子实验装置 | |
| CN203791803U (zh) | 采用igbt作为二次开关控制的逆变弧焊电源 | |
| CN103441698A (zh) | 一种正反换向脉冲电源输出波形的控制方法 | |
| WO2017008373A1 (zh) | 电动工具的电源装置 | |
| CN102983761B (zh) | 一种电压转换电路 | |
| CN202393809U (zh) | 一种电枢电流采样电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |