CN102528226B - 一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，属于油气管道焊接技术领域。所述系统包括电源单元、局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构，电源单元分别与局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构连接，局域高速协同单元分别与两个PWM调制单元连接，两个PWM调制单元分别与两个驱动单元连接，两个驱动单元分别与两个执行机构连接。本发明能够协同分配送丝速度，使电弧不相互影响，电弧偏吹使焊丝之间的冲击最小，在整个焊接能量范围内电弧稳定，热输入量小且容易控制，可获得最佳熔滴过渡，不仅可以有效地提高焊接的时效，而且还可以做到控制系统和焊接夹具相对简单。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气管道焊接技术领域，特别涉及一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统。
背景技术
目前国内外油气管道施工中使用的自动焊机多采用单弧单丝的焊接方式，这种焊接方式焊接效率较低。为了提高油气管道的焊接效率，目前通常采用的方法是在单台设备上安装多个焊矩，协调多个焊矩同时工作，来提高焊接的时效。但是，由于电弧之间的相互影响，因此电弧不稳定，弧长的波动较为剧烈，飞溅较多，熔滴过渡不平稳，并且这种焊接方式所需的控制系统和焊接夹具相对复杂、庞大。
发明内容
为了解决现有油气管道多焊矩自动焊的焊接效率低，熔滴过渡不平稳，以及焊接控制系统复杂、焊接夹具庞大等问题，本发明提供了一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，所述系统包括电源单元、局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构，所述电源单元分别与局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构连接，所述局域高速协同单元分别与两个PWM调制单元连接，所述两个PWM调制单元分别与两个驱动单元连接，所述两个驱动单元分别与两个执行机构连接；所述局域高速协同单元包括第一三极管、第二三极管、MOS管和RC谐振电路，所述第一三极管的发射极与第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极连接电源电压，所述第一三极管的基极与第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的基极与外部上位机控制信号连接，所述第一三极管的发射极与RC谐振电路的输入端连接，所述RC谐振电路的输出端与MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接电源电压，所述MOS管的漏极接地；所述PWM调制单元与其连接的驱动单元集成为一块电路板。
所述MOS管的漏极与一反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与一个PWM调制单元连接，所述MOS管的漏极与另一个PWM调制单元连接。
每个驱动单元是由四个MOS管组成的桥式电路，用于对所述PWM调制单元输出的信号进行放大，并将放大后的信号输出到所述执行机构。
每个执行机构包括两台送丝电机。
所述电源单元包括两个电源模块和一个接线端子排，所述电源模块的输入端和输出端分别与接线端子排连接。
本发明的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，能够协同分配送丝速度，使电弧不相互影响，电弧偏吹使焊丝之间的冲击最小，在整个焊接能量范围内电弧稳定，热输入量小且容易控制，可获得最佳熔滴过渡，不仅可以有效地提高焊接的时效，而且还可以做到控制系统和焊接夹具相对简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统的原理结构示意图；
图2是本发明实施例提供的局域高速协同单元的电路原理图；
图3是本发明实施例提供的驱动单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，该系统包括电源单元、局域高速协同单元、PWM调制单元1、PWM调制单元2、驱动单元1、驱动单元2、执行机构1和执行机构2。电源单元分别与局域高速协同单元、PWM调制单元1、PWM调制单元2、驱动单元1、驱动单元2、执行机构1和执行机构2连接，用于向上述各个单元及机构提供电源。局域高速协同单元分别与PWM调制单元1、PWM调制单元2连接。PWM调制单元1与驱动单元1连接、PWM调制单元2与驱动单元2连接。驱动单元1与执行机构1连接，驱动单元2与执行机构2连接。
参见图2，局域高速协同单元包括三极管Q1、三极管Q2、MOS管Q3和RC谐振电路，三极管Q1的发射极通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3、RP连接电源电压VCC，三极管Q1的基极通过电阻R2与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的基极与外部上位机控制信号连接，三极管Q1的发射极与由R5和C1组成的RC谐振电路的输入端连接，RC谐振电路的输出端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极通过电阻R6接电源电压VCC，MOS管Q3的漏极通过电阻R7接地。MOS管Q3的漏极通过电容C2与一反相器的输入端连接，反相器的输出端U1与PWM调制单元1连接，MOS管Q3的漏极作为输出端U2与PWM调制单元2连接。在具体应用中，局域高速协同单元以IC555芯片为主体，接收外部上位机发出的控制信号，经内部运算后，分别发送不同频率的脉冲信号给以TD340为主体的PWM调制单元1和PWM调制单元2，两路PWM调制单元分别接收到不同频率的脉冲信号后，经电路运算后，输出PWM信号至执行机构，执行机构接收到信号后进行相应动作。
参见图3，驱动单元是由四个MOS管组成的桥式电路，用于对PWM调制单元输出的信号进行放大，并将放大后的信号输出到执行机构。执行机构包括两台给焊接电源送丝的送丝机。电源单元包括两个电源模块和一个接线端子排，电源模块的输入端和输出端分别与接线端子排连接。电源模块的输入电压为24V，输出电压分别为5V和12V，24V、12V、5V均接入端子排，作为局域高速协同单元、PWM调制单元和驱动单元的供电电源。
本实施例中，局域高速协同单元的两路输出U1和U2为一对反相信号。PWM调制单元与其连接的驱动单元集成为一块电路板。PWM调制单元的输入信号包括两部份，分别为来自局域高速协同单元的脉冲信号和上位机的正反转控制信号；脉冲信号输入到PWM调制单元后，进入以TD340为主体的PWM信号调制电路，产生相应的PWM信号，输出至驱动单元，驱动执行机构以相应的速度进行动作；来自上位机的正反转控制信号，输入到以TD340为主体的信号调制电路，用以控制执行机构动作的方向。
本实施例的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统的工作原理是：系统待机状态，当手动给定控制信号后，上位机内部设定程序经运算给出控制信号到局域高速协同单元，控制信号为0～10V的模拟电压信号；局域高速协同单元接收到控制信号后，控制PWM调制单元输出两个反相脉冲频率信号，具体表现为：根据输入电压的不同，输出端U2输出相应的脉冲频率信号，作为PWM调制单元2的输入，同时输出端U2接一反相器将脉冲频率信号反相，作为另一路输出U1，输入至PWM调制单元1；两个反相脉宽信号经驱动单元运算放大，分别输出至执行机构，控制两台送丝机的送丝速度，同时得到相应的电源匹配，即第一台送丝机工作在基值信号阶段，送丝速度相对缓慢，焊接电流较小，第二台送丝机工作在脉冲信号阶段，送丝速度相对较快，焊接电流较大，这样通过控制两台送丝机的工作状态，使熔滴过渡有个180度的相位差，获得两根焊丝之间完美的溶滴过渡。
本实施例的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，能够协同分配送丝速度，使电弧不相互影响，电弧偏吹使焊丝之间的冲击最小，在整个焊接能量范围内电弧稳定，热输入量小且容易控制，可获得最佳熔滴过渡，不仅可以有效地提高焊接的时效，而且还可以做到控制系统和焊接夹具相对简单。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，其特征在于，所述系统包括电源单元、局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构，所述电源单元分别与局域高速协同单元、两个PWM调制单元、两个驱动单元和两个执行机构连接，所述局域高速协同单元分别与两个PWM调制单元连接，所述两个PWM调制单元分别与两个驱动单元连接，所述两个驱动单元分别与两个执行机构连接；所述局域高速协同单元包括第一三极管、第二三极管、MOS管和RC谐振电路，所述第一三极管的发射极与第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极连接电源电压，所述第一三极管的基极与第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的基极与外部上位机控制信号连接，所述第一三极管的发射极与RC谐振电路的输入端连接，所述RC谐振电路的输出端与MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接电源电压，所述MOS管的漏极接地；所述PWM调制单元与其连接的驱动单元集成为一块电路板。
2.如权利要求1所述的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，其特征在于，所述MOS管的漏极与一反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与一个PWM调制单元连接，所述MOS管的漏极与另一个PWM调制单元连接。
3.如权利要求1所述的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，其特征在于，每个驱动单元是由四个MOS管组成的桥式电路，用于对所述PWM调制单元输出的信号进行放大，并将放大后的信号输出到所述执行机构。
4.如权利要求1所述的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，其特征在于，每个执行机构包括两台送丝电机。
5.如权利要求1所述的单弧双丝全位置自动焊同步协调控制系统，其特征在于，所述电源单元包括两个电源模块和一个接线端子排，所述电源模块的输入端和输出端分别与接线端子排连接。
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