CN113552841A - 一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置 - Google Patents

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CN113552841A CN202011211919.7A CN202011211919A CN113552841A CN 113552841 A CN113552841 A CN 113552841A CN 202011211919 A CN202011211919 A CN 202011211919A CN 113552841 A CN113552841 A CN 113552841A
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王绿原
王克鸿
叶丹
彭勇
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Abstract

本发明公开了一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置。整个装置包含主控制单元、电子电位调节单元二个核心模块；控制装置通过网络接口实现主控制单元模块与上位机通信，接收来自上位机预置参数值，同时主控制单元输出信号驱动电位调节单元实现焊接工艺参数自动下达。电位调节单元由译码器、继电器、继电器‑电阻阵列、电位输出接口组成。发明主要应用于带遥控盒控制接口类焊机的工艺参数自动下达，可减少工艺参数依靠人工调节带来的执行不可控难题，确保参数执行按照预定工艺规范执行，提高焊接生产的可靠性和质量的稳定性。

Description

一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置
技术领域
本发明涉及数字控制和焊接自动化领域，具体是一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置。
背景技术
随着数字化的发展，现代生产中对焊接过程的自动化控制越来越深入，很多工业场景中出现了对焊接参数进行远程控制下达的需求。当前已经存在焊机参数下达的方法，但局限于以下几种焊接场景中：机器人焊接、焊接专机、提供数字控制接口的焊机。这些下达场景有两个限制，一是必须是数字化焊机，二是必须要焊机厂商提供数字控制接口。这意味着大量采用模拟焊机的工业场景无法使用参数下达控制。
由于焊机内部对于电位调节单元的采样方式并不确定，不同型号焊机的各自有不同的实现方法，内部电压与电流也不确定，电流方向也不可知。因此，不能在实际应用场景使用传统半导体数字电位调节单元，同时多数电位器耐压低，可通过电流很小，更严重的是电子电位器为有源器件，在不清楚焊机内部电路的情况下贸然接入，极可能造成焊机故障。电子电位调节单元为下达装置的核心器件。市场上已经存在数字电位调节单元芯片，但是电流和电压范围小，电阻误差大，同时常见数字化电位调节单元对电流方向有要求，不适合焊机工艺参数下达场景使用。因此，最合适的方法就是使用与焊机现有电位调节单元阻值相同的无源电位调节单元进行原位替换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置，包含：
主控制单元：提供网络接口，接收上位机发送的控制指令及焊接工艺参数，并根据指令参数值通过指定端口输出电平信号控制电子电位调节单元输出电位。根据实际电位调节状态，将具体电位值通过网络接口上传至上位机。
电子电位调节单元：包含译码器、继电器-电阻阵列及电位输出接口。主控制单元端口输出值控制译码器选择性的接通继电器阵列内特定继电器，进而调节输出电位。
继电器-电阻阵列：根据主控制单元端口输出值，由译码器选择性的接通继电器-电阻阵列特定继电器，从而接入不同阻抗电阻，实现总接入电阻的阻值调节。电阻支持可插拔，以便调整接入电阻的总阻值以适应不同焊机。单级继电器-电阻阵列由多个电阻串联构成，继电器为双刀双掷开关，电阻之间通过继电器的两个公共端串接，并外接一个单独电阻作为该单元的抽头。多级继电器-电阻阵列只需要将单级阵列配套的单独抽头电阻去掉，连接到下一级继电器-电阻阵列即可。工作过程中，控制继电器打到不同的位置从而控制抽头接入的位置，获取不同的电阻比例。电阻阵列阻值通过插槽可实现自由更换。
电位输出接口：为了更好地替换焊机自带的机械电位调节器实现参数数字化调节，同时又不影响原有焊机参数的人工调节功能，电位输出接口除了可与机械电位器输入相连外，还附带继电器用于系统选择是否启动数字化下达功能。
本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明基于无源电子电位调节单元替代传统焊机参数调节电位调节单元，实现焊接工艺参数自动下达，减少工艺参数依靠人工调节带来的执行不可控难题，确保参数执行按照预定工艺规范执行，提高焊接生产的可靠性和质量的稳定性。
附图说明
图1为本发明装置的原理总体原理图。
图2是单级继电器-电阻阵列控制原理图。
图3是多级继电器-电阻阵列控制原理图。
具体实施方式
本发明是一种用于带遥控盒接口焊机的工艺参数自动下达控制装置。整个装置包含主控制单元、电位调节单元二个核心模块。控制装置通过网络接口实现主控制单元模块与上位机通信，接收来自上位机预置参数值，同时主控制单元输出信号驱动电位调节单元实现焊接工艺参数自动下达。电位调节单元由继电器、继电器-电阻阵列、电位输出接口组成。整个装置的核心原理是根据下位机主控制芯片端口输出值，由译码器选择性的接通特定继电器，从而接通不同阻抗电阻，实现输出电位数字化调节。参数下达原理为使用电位调节单元替换焊机中参数控制电位调节单元，并通过上位机远程控制电子电位调节单元输出不同电位以实现工艺参数的自动下达。
部署本焊接工艺参数下达控制装置之前，需要测量焊机自身参数调节电位器的阻值与所控参数输出值要求范围的对应关系，并计算所对应的电阻阵列。本发明装置的工作过程如下：在电子电位调节单元上电阻插槽上插入对应的电阻阵列模块，使用上位机软件控制焊机输出想要的参数值。
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明装置的原理总体原理图。系统控制装置由主控制单元、译码器、继电器-电阻阵列组成。主控制单元通过数字接口将选择码(主控制单元端口输出电平信号)传输给译码器，译码器输出控制信号控制继电器接通不同电阻，输出口接在焊机上以替代原先电位调节旋钮。根据主控制单元控制端口输出值确定不同选择码进而进行实际阻值调整，阻值的变化即可实现焊接参数的调整。
图2是单级继电器-电阻阵列控制原理。本发明设计继电器-电阻阵列，并外接一个单独电阻作为抽头。继电器为双刀双掷开关，电阻之间通过继电器的两个公共端串接，通过将继电器打到不同的位置，控制抽头接入的位置，获取不同的电阻比例。当开关打到左侧时，电阻之间(两端为电阻与A头或B头)连通，当开关打到右侧时，两电阻之间通过Rc接通。确保同一时刻只有一个开关打到右侧，其余全部接通左侧，则切换不同的开关打到右侧，则可以切换C头到A和B之间的电阻数量，而AB之间的电阻总数量保持不变，从而改变C抽头端的电阻。设所有电阻阻值相等为R，总共n个电阻(包括Rc)，则AB间电阻nR，C到B的电阻值可为kR(k＝1～n)，步长为RAB/n。
图3是多级继电器-电阻阵列控制原理。使用单级电阻阵列时，若要使步长减小，则需要增加电阻的数量，若要实现RAB/512的步长，则需要512个电阻、512个继电器，电路复杂，成本高。此时可以使用多级电阻阵列级联，则可使用较少电阻和继电器。级联的方法为：将一个电阻阵列的Rc取下，接入另一个电阻阵列的AB两端。若Rc阻值为R，每列电阻数量为n-1，则每列继电器数量为n，列1电阻阻值为R，列2电阻阻值为nR，列3电阻阻值为n2R，AB间电阻为n3R，C到B之间的电阻为kR(k＝1～n3)，步长为RAB/n3。若使用3级阵列，要实现RAB/512的步长，则每一级需要7个电阻，8个继电器，再加一个Rc，总共需要22个电阻，24个继电器，比一级时减少了95％。

Claims (4)

1.一种基于阵列式无源电位的焊接工艺参数下达控制装置，其特征在于，包括：
主控制单元，用于提供网络接口，接收上位机发送的控制指令及焊接工艺参数，并根据指令参数值通过指定端口输出电平信号控制电子电位调节单元输出电位；根据实际电位调节状态，将具体电位值通过网络接口上传至上位机；
电子电位调节单元，包含译码器、继电器-电阻阵列及电位输出接口；主控制单元端口输出值控制译码器选择性的接通继电器阵列内特定继电器，进而调节输出电位。
2.根据权利要求1所述的焊接工艺参数下达控制装置，其特征在于：所述继电器-电阻阵列，根据主控制单元端口输出值，由译码器选择性的接通继电器-电阻阵列特定继电器，从而接入不同阻抗电阻，实现总接入电阻的阻值调节。
3.根据权利要求2所述的焊接工艺参数下达控制装置，其特征在于：单级继电器-电阻阵列由多个电阻串联构成，继电器为双刀双掷开关，电阻之间通过继电器的两个公共端串接，并外接一个单独电阻作为该单元的抽头；多级继电器-电阻阵列将单级继电器-电阻阵列配套的单独抽头电阻去掉，连接到下一级继电器-电阻阵列；工作过程中，控制继电器打到不同的位置从而控制抽头接入的位置，获取不同的电阻比例；电阻阵列阻值通过插槽可实现自由更换。
4.根据权利要求2所述的焊接工艺参数下达控制装置，其特征在于：所述电阻支持可插拔。
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