CN103513614B - 焊机c型架驱动控制系统、控制方法及焊机焊接工艺调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊机C型架驱动控制系统，速度给定模块（1）接系统比较模块（2），系统比较模块接集成电机控制器（3），集成电机控制器接伺服电机（4），伺服电机旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈给局部反馈单元（34），局部反馈单元对信号处理后送到控制单元（32），伺服电机同时将速度反馈信号送到系统反馈模块（5），系统反馈模块对信号处理后送到系统比较模块；所述给定分级控制调整模块（6）输入端接速度给定模块输出端和系统比较模块输出端，给定分级控制调整模块输出端接系统比较模块输入端、系统焊接工艺参数匹配调整模块（7）输入端和系统维护指导及警示模块（8）输入端。

Description

焊机C型架驱动控制系统、控制方法及焊机焊接工艺调整方法

技术领域

本发明涉及大型焊接设备C型架自动控制系统及相关焊接工艺控制技术，特别涉及搭接焊机C型架自动控制系统及焊机焊接工艺控制方法。

背景技术

某企业冷轧C117和C217镀锡焊机采用窄搭接焊机，其焊机C型架的控制系统使用的是AN305-CKBK控制器，该控制器控制精度比较高，但控制输出固化，不能随负载的变化而做相应的调整。现有焊机C型架驱动控制系统采用经典纯闭环控制系统，如图1所示，以焊机系统应用为例，速度给定模块1速度给定20mpm（即电压给定10V），通过系统比较模块2送到集成电机控制器3（伺服放大器）的接口单元31进行信号隔离处理，控制单元32对输入信号进行逻辑放大处理，放大的信号送到功率驱动单元33功率开关来驱动控制伺服电机4，伺服电机4旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈到集成电机控制器3的局部反馈单元34，局部反馈单元34对信号进行处理后送到控制单元32（伺服放大器内部安全控制）；伺服电机4同时将速度反馈信号送到系统反馈模块5，系统反馈模块5对信号进行处理后送到系统比较模块2，根据比较结果进行调整，如果给定达到最高限幅值12V，速度仍然达不到20mpm，延时10sec后系统封锁给定，系统报驱动故障，焊机无法焊接。

一旦焊机C型架实际速度达不到设定速度，焊机就无法进行焊接，导致焊机焊接的容错能力不足、可靠性差，现有焊机C型架驱动控制系统已不能满足焊机C型架控制匹配可靠焊接的要求，严重影响机组的全连续生产，影响产品质量，严重时还会造成生产设备事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊机C型架驱动控制系统、控制方法及焊机焊接工艺调整方法，能提高焊机焊接焊缝质量的稳定性和焊机的容错能力，以及焊机传动丝杆长寿使用的可靠性。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种焊机C型架驱动控制系统，包括速度给定模块、系统比较模块、接口单元、控制单元、功率驱动单元、局部反馈单元、伺服电机和系统反馈模块，接口单元、控制单元、功率驱动单元、局部反馈单元组成集成电机控制器，速度给定模块接系统比较模块，系统比较模块接集成电机控制器，集成电机控制器接伺服电机，伺服电机旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈给集成电机控制器的局部反馈单元，局部反馈单元对信号进行处理后送到控制单元，伺服电机同时将速度反馈信号送到系统反馈模块，系统反馈模块对信号进行处理后送到系统比较模块；

所述焊机C型架驱动控制系统还包括给定分级控制调整模块、系统焊接工艺参数匹配调整模块、系统维护指导及警示模块，所述给定分级控制调整模块输入端接速度给定模块输出端和系统比较模块输出端，给定分级控制调整模块输出端接系统比较模块输入端，给定分级控制调整模块输出端接系统焊接工艺参数匹配调整模块输入端和系统维护指导及警示模块输入端；系统焊接工艺参数匹配调整模块对焊接工艺参数进行相应的调整；系统维护指导及警示模块控制人机界面显示指导操作维护人员的信息及警示信息。

一种焊机C型架驱动控制方法，速度给定模块给定第一给定值，先送到给定分级控制调整模块对给定信号进行初选后，通过系统比较模块送到集成电机控制器的接口单元进行信号隔离处理，控制单元对输入信号进行逻辑放大处理，放大信号送到功率驱动单元功率开关来驱动控制伺服电机，伺服电机旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈到集成电机控制器的局部反馈单元，局部反馈单元对信号进行处理后送到控制单元；伺服电机同时将速度反馈信号送到系统反馈模块对信号进行处理后送到系统比较模块，系统比较模块将比较结果送到给定分级控制调整模块进行调整控制；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第一给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块对第一给定值进行调整，将设定速度调整为第二给定值，所述第二给定值为第一给定值减去一个间隔值；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第二给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块对第二给定值进行调整，将设定速度调整为第三给定值，所述第三给定值为第二给定值减去一个间隔值，以此方式直至给定分级控制调整模块将设定速度调整为一个最小给定值。

所述第一给定值为速度给定20mpm，即电压给定10V；所述给定最高限幅值为电压12V；所述间隔值为1mpm；所述最小给定值为速度给定14mpm。

一种焊机C型架焊接工艺调整方法，在给定分级控制调整模块对给定值进行调整过程中，将速度给定调整值送到系统焊接工艺参数匹配调整模块，系统焊接工艺参数匹配调整模块对焊接工艺参数进行相应的调整，调整参数如下表所示：

本发明的焊机C型架驱动控制系统在现有控制系统的基础上增加了给定分级控制调整模块、焊接工艺参数匹配调整模块和警示及维护指导模块，并通过焊接工艺参数的相应调整，实现了焊接工艺与传动设备的长寿使用相结合的控制方法，提高了焊机焊接焊缝质量的稳定性和焊机的容错能力，以及焊机传动丝杆长寿使用的可靠性。

本发明克服了现有焊机C型架驱动控制系统的控制方式无法实时根据焊机传动负载变化情况调整焊机C型架速度给定，无有效匹配焊接工艺调整方法，导致焊机伺服驱动控制可靠性低，故障率高，焊接不稳定，容易发生传动控制故障，其传动丝杆也缺乏针对性的维护指导，比较容易劣化至损坏，使用寿命短，同时影响焊缝质量控制的问题。

附图说明

图1为现有的焊机C型架驱动控制系统控制示意图；

图2为本发明焊机C型架驱动控制系统控制示意图。

图中：1速度给定模块，2系统比较模块，3集成电机控制器，31接口单元，32控制单元，33功率驱动单元，34局部反馈单元，4伺服电机，5系统反馈模块，6给定分级控制调整模块，7系统焊接工艺参数匹配调整模块，8系统维护指导及警示模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2，一种焊机C型架驱动控制系统，包括速度给定模块1、系统比较模块2、接口单元31、控制单元32、功率驱动单元33、局部反馈单元32、伺服电机4、系统反馈模块5、给定分级控制调整模块6、系统焊接工艺参数匹配调整模块7、和系统维护指导及警示模块8；

所述接口单元31、控制单元32、功率驱动单元33、局部反馈单元34组成集成电机控制器3，速度给定模块1接系统比较模块2，系统比较模块2接集成电机控制器3，集成电机控制器3接伺服电机4，伺服电机4旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈给集成电机控制器3的局部反馈单元34，局部反馈单元34对信号进行处理后送到控制单元32，伺服电机4同时将速度反馈信号送到系统反馈模块5，系统反馈模块5对信号进行处理后送到系统比较模块2。

所述给定分级控制调整模块6输入端接速度给定模块1输出端和系统比较模块2输出端，给定分级控制调整模块6输出端接系统比较模块2输入端，给定分级控制调整模块6输出端接系统焊接工艺参数匹配调整模块7输入端和系统维护指导及警示模块8输入端；系统焊接工艺参数匹配调整模块7对焊接工艺参数进行相应的调整；系统维护指导及警示模块8控制人机界面显示指导操作维护人员的信息及警示信息。

一种焊机C型架驱动控制方法，是在焊机C型架驱动控制系统基础上，通过控制伺服电机4转速，由伺服电机4旋转驱动焊机球螺纹丝杆传动，对焊机进行控制。具体如下：

速度给定模块1给定第一速度给定值20mpm，即电压给定值10V，先送到给定分级控制调整模块6，给定分级控制调整模块6对给定信号进行初选后，通过系统比较模块2送到集成电机控制器3（伺服放大器）的接口单元31进行信号隔离处理，控制单元32对输入信号进行逻辑放大处理，放大的信号送到功率驱动单元33功率开关来驱动控制伺服电机4，伺服电机4旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈到集成电机控制器3的局部反馈单元34，局部反馈单元34对信号进行处理后送到控制单元32（放大器内部安全控制）；伺服电机4同时将速度反馈信号送到系统反馈模块5，该模块对信号进行处理后送到系统比较模块2，系统比较模块2将比较结果送到给定分级控制调整模块6进行调整控制，如果给定达到最高限幅值12V，伺服电机速度仍然达不到第一速度给定值20mpm，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块6对第一速度给定值进行调整，将设定速度调整为第二速度给定值19mpm，所述第二速度给定值为第一速度给定值20mpm减去一个间隔值，间隔值为1mpm；如果给定达到最高限幅值12V，伺服电机速度仍然达不到第二速度给定值19mpm，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块6对第二速度给定值进行调整，将设定速度调整为第三速度给定值18mpm，所述第三速度给定值为第二速度给定值19mpm减去一个间隔值1mpm；以此方式，直至给定分级控制调整模块6将设定速度调整为一个最小速度给定值14mpm，由于14mpm是焊机其它工艺参数调整弥补焊接速度下降缺陷保证焊缝质量可靠的极限，所以一旦14mpm的设定速度也达不到的情况下，系统封锁给定，系统报驱动故障，焊机无法焊接。

在给定分级控制调整模块6对给定值进行调整过程中，将速度给定调整值送到系统焊接工艺参数匹配调整模块7，系统焊接工艺参数匹配调整模块7对焊接工艺参数进行相应的调整，调整参数如下表所示：

在给定分级控制调整模块6对给定值进行调整过程中，同时将速度给定调整值送到系统维护指导及警示模块8，该模块控制HMI画面显示指导操作维护人员的信息及警示信息，HMI是HumanMachineInterface的缩写，是“人机接口”，也叫人机界面。

具体信息如下：

(1)当给定分级控制调整模块将速度给定下调到19mpm时，将信息传送给HMI，提示操作维护人员，传动机构负载增加，指导操作维护人员需要对焊机球螺纹丝杆传动机构进行补油维护及常规的在线检查、清洁、紧固维护，在采取此类维护后，球螺纹丝杆能恢复正常工作状态，不再进一步劣化，可以有效提高其使用寿命。

(2)当给定分级控制调整模块将速度给定下调到18mpm和17mpm时，将信息传送给HMI，预警操作维护人员，传动机构出现劣化，指导操作维护人员在补油、清洁的基础上，需要对传动丝杆和机械结构进行解体检查维护，也就是在下一个检修停机时间必须解体检查间隙调整维护。

(3)当给定分级控制调整模块将速度给定下调到16mpm和15mpm时，将信息传送给HMI，警告操作维护人员，传动机构严重劣化，已经存在明显的故障点，指导操作维护人员在下一个检修停机时间必须对故障点进行排查，列出故障点提示清单，如更换传动机构丝杆或机械结构上的轴承等明显的故障部件，如检修计划停机日期超过7天的，建议维护人员协调生产方提前实施停机检修，避免其进一步劣化导致的彻底损坏事故。

(4)当给定分级控制调整模块将速度给定下调到14mpm时，将信息传送给HMI，严重警告操作维护人员，焊机传动机构随时可能故障锁定无法继续焊接，焊缝质量已经不能完全满足机组正常运行要求，指导操作维护人员做好降低机组运行速度、工艺段温度进行适当调整、立即采用返回卷等预防措施，避免传动机构突然故障或损坏和焊缝突然断裂可能导致的安全事故和生产事故。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种焊机C型架驱动控制系统，包括速度给定模块（1）、系统比较模块（2）、接口单元（31）、控制单元（32）、功率驱动单元（33）、局部反馈单元（34）、伺服电机（4）和系统反馈模块（5），接口单元（31）、控制单元（32）、功率驱动单元（33）、局部反馈单元（34）组成集成电机控制器（3），速度给定模块（1）接系统比较模块（2），系统比较模块（2）接集成电机控制器（3），集成电机控制器（3）接伺服电机（4），伺服电机（4）旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈给集成电机控制器（3）的局部反馈单元（34），局部反馈单元（34）对信号进行处理后送到控制单元（32），伺服电机（4）同时将速度反馈信号送到系统反馈模块（5），系统反馈模块（5）对信号进行处理后送到系统比较模块（2）；

其特征是：所述焊机C型架驱动控制系统还包括给定分级控制调整模块（6）、系统焊接工艺参数匹配调整模块（7）、系统维护指导及警示模块（8），所述给定分级控制调整模块（6）输入端接速度给定模块（1）输出端和系统比较模块（2）输出端，给定分级控制调整模块（6）输出端接系统比较模块（2）输入端，给定分级控制调整模块（6）输出端接系统焊接工艺参数匹配调整模块（7）输入端和系统维护指导及警示模块（8）输入端；系统焊接工艺参数匹配调整模块（7）对焊接工艺参数进行相应的调整；系统维护指导及警示模块（8）控制人机界面显示指导操作维护人员的信息及警示信息；

所述给定分级控制调整模块（6）功能是：速度给定模块（1）给定第一给定值，先送到给定分级控制调整模块（6）对给定信号进行初选后，通过系统比较模块（2）送到集成电机控制器（3）的接口单元（31）进行信号隔离处理，控制单元（32）对输入信号进行逻辑放大处理，放大信号送到功率驱动单元（33）功率开关来驱动控制伺服电机（4），伺服电机（4）将速度反馈信号送到系统反馈模块（5）对信号进行处理后送到系统比较模块（2），系统比较模块（2）将比较结果送到给定分级控制调整模块（6）进行调整控制；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第一给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块（6）对第一给定值进行调整，将设定速度调整为第二给定值，所述第二给定值为第一给定值减去一个间隔值；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第二给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块（6）对第二给定值进行调整，将设定速度调整为第三给定值，所述第三给定值为第二给定值减去一个间隔值；以此方式直至给定分级控制调整模块（6）将设定速度调整为一个最小给定值。

2.一种包含权利要求1所述焊机C型架驱动控制系统的控制方法，其特征是：速度给定模块（1）给定第一给定值，先送到给定分级控制调整模块（6）对给定信号进行初选后，通过系统比较模块（2）送到集成电机控制器（3）的接口单元（31）进行信号隔离处理，控制单元（32）对输入信号进行逻辑放大处理，放大信号送到功率驱动单元（33）功率开关来驱动控制伺服电机（4），伺服电机（4）旋转带动焊机球螺纹丝杆传动，同时将电流、电压信号反馈到集成电机控制器的局部反馈单元（34），局部反馈单元（34）对信号进行处理后送到控制单元（32）；伺服电机（4）同时将速度反馈信号送到系统反馈模块（5）对信号进行处理后送到系统比较模块（2），系统比较模块（2）将比较结果送到给定分级控制调整模块（6）进行调整控制；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第一给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块（6）对第一给定值进行调整，将设定速度调整为第二给定值，所述第二给定值为第一给定值减去一个间隔值；如果给定达到最高限幅值，伺服电机速度仍然达不到第二给定值，延时1sec-3sec后，给定分级控制调整模块（6）对第二给定值进行调整，将设定速度调整为第三给定值，所述第三给定值为第二给定值减去一个间隔值；以此方式直至给定分级控制调整模块（6）将设定速度调整为一个最小给定值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：所述第一给定值为速度给定20mpm，即电压给定10V；所述给定最高限幅值为电压12V；所述间隔值为1mpm；所述最小给定值为速度给定14mpm。

4.一种包含权利要求3所述的控制方法的焊机焊接工艺调整方法，其特征是：

在给定分级控制调整模块（6）对给定值进行调整过程中，将速度给定调整值送到系统焊接工艺参数匹配调整模块（7），系统焊接工艺参数匹配调整模块（7）对焊接工艺参数进行相应的调整，调整参数如下表所示

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