CN202075592U - 用于氩弧焊的数字化控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及并公开了一种用于氩弧焊的数字化控制系统，包括控制芯片、本地计算机、远程计算机，所述的控制芯片包括控制芯片串口，本地计算机通过计算机串口与控制芯片串口相连接，所述的远程计算机通过互联网与本地计算机连接，所述的本地计算机包括通信翻译模块，所述的通信翻译模块用于串口数据与以太网协议数据包之间的翻译。本实用新型所述的用于氩弧焊的数字化控制系统能进行远程通信，从而可以进行远程升级、远程疾病诊断、远程工艺参数控制，大大提高了氩弧焊的数字化控制程度。

Description

用于氩弧焊的数字化控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种用于氩弧焊的数字化控制系统。

背景技术

焊接是一种有着悠久历史的金属加工制造工艺，因其具有其他连接方法不可比拟的优点，在当今的石油、化工、电力、机械、军工、航空、航天乃至核工业等领域都得到了广泛应用和发展。随着电子信息人工智能、新材料为核心的新一代工程技术的迅猛发展，先进制造业得到了飞速发展并形成新型工业化浪潮，对焊接技术提出更高的要求。

随着高新技术的出现，特别是计算机和电力电子技术的出现和发展，更给焊接技术注入了新的生机和活力，数字化焊接电源开始问世。数字化焊接电源比模拟控制的焊接电源有更好的稳定性，更高的控制精度，并为焊接电源的智能控制提供了可行性。传统的弧焊逆变电源采用模拟控制，弧焊逆变电源的核心是它的给定参数、控制器和PWM调制。在一般的模拟控制中这三部分都是由模拟式电子分立元件组成的，但是随着弧焊逆变电源功能的增加和要求的提高，模拟控制的不足就逐渐显露出来：其一，采用模拟器件进行电路设计的效率低，通用性差；其二，电路的调试周期长；其三，由于模拟器件的温度稳定性和老化问题，使得模拟控制的控制精度降低、可靠性下降。因此，长期以来人们一直在寻求解决这些问题的办法，以数字信号代替模拟信号实现弧焊逆变电源的控制。种种迹象表明，数字化逆变弧焊电源是新世纪弧焊电源发展的主流。

所谓数字化焊接电源就是以单片机(MCU)、数字信号处理器(DSP)、CPLD／FPGA等数字化控制器件为控制核心取代电子式控制器件(比如微积分电路)

对逆变电源实施精确控制。数字化电源从提出到初步应用已有近十年历史，相对于传统模拟电源具有以下优点。

(1)控制精确、稳定性好。电源处在高频微处理器的精确控制之中，避免了模拟电源的参数飘移，温度稳定性差，反应速度慢等缺陷。

(2)节能降耗。科学分配功率输出，减少功率损耗，一些全数字焊机效率可达90％ 以上。而且噪声污染大大降低。

(3)降低成本。数字化电源可以大幅度节省原材料(铜、硅钢片)，并大量采用模块化的电力电子元件从而降低了生产制造成本。

(4)兼容性好。可以适应多种焊接条件，并可以对存储程序进行升级。

数字化弧焊电源，已经开始展现其独特优势，受到广泛关注，国内外一些科研院所和科技企业都投入大量精力进行研究。与国外相比国内的研究起步比较晚，数字化焊接电源尚处于探索性研究阶段，某些高校和科研机构己在这方面开展了工作。北京工业大学率先在国内提出数字化焊机概念并进行卓有成效的研究；兰州理工大学提出了以单片机作为控制核心的逆变埋弧焊机设计方案；上海交通大学焊接研究所使用单机控制系统，采用DSP芯片作为控制系统的核心；华南理工大学提出了基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制系统，并讨论了应用前景。

根据目前的研究和使用情况来看，至今业界还没广泛接受，其设计潜力还没有充分发挥出来。综合分析当前的研究成果，主要存在以下几点问题。

(1)仅处于单纯性的对主电路的数字化控制阶段，即现阶段的主要研究集中于对焊接电压电流的精确控制阶段。其设计仍停留在单纯的“焊机”的稳

定性和精确性上面。数字电源所使用的强大的信息交换能力和事件控制能力被大量闲置，其应用潜力还没有被完全挖掘。

(2)柔性化使用程度低，只在一些高要求的特殊行业(精密制造、军 、航天等)得到应用，性价比低，一般中小企业用户被拒之门外，。不能为用户提供相关固件扩展更新接口。

(3)跟不上现代制造业的信息化需要，没有进行网络化功能方面的应用研究，不能联网到虚拟测试与集成制造系统。不能实现在线控制、远程控制以及智能控制。

     一种能够满足需要的弧焊电源势在必行。

发明内容

针对现有技术的氩弧焊控制系统存在焊机无法进行远程通信，因而无法进行远程升级、远程疾病诊断、远程工艺参数控制的缺陷，本实用新型提供一种焊机能进行远程通信，从而可以进行远程升级、远程疾病诊断、远程工艺参数控制的用于氩弧焊的数字化控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

用于氩弧焊的数字化控制系统，包括控制芯片、本地计算机、远程计算机，所述的控制芯片包括控制芯片串口，本地计算机通过计算机串口与RS-232通讯接口相连接，RS-232通讯接口与控制芯片串口相连接，所述的远程计算机通过互联网与本地计算机连接，所述的本地计算机包括通信翻译模块，所述的通信翻译模块用于串口数据与以太网协议数据包之间的翻译。所述的控制芯片位于焊机内，数据通过控制芯片串口、RS-232通讯接口传送到计算机串口，通过通信翻译模块将串口数据翻译成互联网通讯的以太网协议数据包以实现与远程计算机的通讯，同样也会将远程计算机发送过来的以太网协议数据包翻译成控制芯片可以理解的串口数据。这样，就实现了焊机控制系统与远程计算机的互联功能。 

作为优选，所述的控制芯片包括焊接参数单元，所述的焊接参数单元用于对焊机运行的参数进行控制。用户可以定期的更新各种工艺下的推荐参数存储在焊接参数单元，需要时调用相应的参数，就可以马上适应新的工艺要求。通过焊接参数单元的远程控制，可以将最优秀的实践成果让广大客户分享，迅速提高用户的焊接品质，对于行业工艺品质的提高也有这非凡的意义。

作为优选，所述的控制芯片包括焊机运行状态单元，焊机运行状态单元用于获知焊机的运行状态。焊机运行状态的获知上传为生产厂家诊断焊机故障提供了真实有效的依据，为用户提供了极大的便利，大大的增强了产品的竞争力。无需技术人员到现场，就可以在技术中心远程操控焊机的控制系统，进行固件升级，故障诊断等操作，为用户提供了最人性化的服务，也充分提现了数字化控制系统的优势。

作为优选，所述的控制芯片与CAN总线接口相连接。CAN总线接口用于与外围设备的自定义通讯。焊机与其他外围设备，例如机械手、送丝机之间的互联，能够满足绝大多数设备的对接要求，与其他设备实现联动，形成自动化焊接系统，提高控制的适用性。

本实用新型所述的用于氩弧焊的数字化控制系统能进行远程通信，从而可以进行远程升级、远程疾病诊断、远程工艺参数控制，大大提高了氩弧焊的数字化控制程度。

附图说明

图1 为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施例

下面结合附图1与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

用于氩弧焊的数字化控制系统，如图1所示，包括控制芯片1、本地计算机2、远程计算机3，所述的控制芯片1包括控制芯片串口4，本地计算机2通过计算机串口5与RS-232通讯接口8相连接，RS-232通讯接口8与控制芯片串口4相连接，所述的远程计算机3通过互联网与本地计算机2连接，所述的本地计算机2包括通信翻译模块10。所述的控制芯片1包括焊接参数单元6、焊机运行状态单元7，控制芯片1与RS-232通讯接口8、CAN总线接口9进行连接。

控制芯片1位于焊机内，数据通过控制芯片串口4、RS-232通讯接口8传送到计算机串口5，通过通信翻译模块10将串口数据翻译成互联网通讯的以太网协议数据包以实现与远程计算机的通讯，同样也会将远程计算机发送过来的以太网协议数据包翻译成控制芯片1可以理解的串口数据，传送到控制芯片1的相应单元，进行相应的功能控制。焊接参数单元6用于对焊机运行的参数进行更新和存储，并提供参数数据给控制芯片1用于焊接过程各阶段的精确控制。可远程进行工艺参数的改进，焊机运行状态单元7用于采集焊机的运行状态数据，并提供状态数据给控制芯片1用于焊机工作状态的迁移控制和报警控制，可用于远程升级、疾病诊断。RS-232通讯接口8用于与外围设备的自定义通讯或与上位机连接进行数据交换。CAN总线接口9用于与外围设备的自定义通讯。外围设备包括机械手、送丝机等。互联的数据协议方面，可以自定义各个动作的命令代码及数据长度，可以方便地与其他设备相互“交流”，例如左移这个动作可以设定命令码为0x00到0xFF之间的任意数字，附加的移动距离数据可以设定8位或16位数据。通过这种独特灵活的设定方式，最大程度的保证了设备间互联成功。

Claims (2)

1.用于氩弧焊的数字化控制系统，包括控制芯片（1）、本地计算机（2）、远程计算机（3），所述的控制芯片（1）包括控制芯片串口（4），RS-232通讯接口（8）与控制芯片串口（4）相连接，本地计算机（2）通过计算机串口（5）与RS-232通讯接口（8）相连接，所述的远程计算机（3）通过互联网与本地计算机（2）连接，其特征在于：所述的本地计算机（2）包括通信翻译模块（10），所述的通信翻译模块（10）用于串口数据与以太网协议数据包之间的翻译。

2.如权利要求1所述的用于氩弧焊的数字化控制系统，其特征在于：所述的控制芯片（1）包括焊接参数单元（6），所述的焊接参数单元（6）用于对焊机运行的参数进行更新和存储，并提供参数数据给控制芯片（1），用于焊接过程各阶段的精确控制。

3．如权利要求1所述的用于氩弧焊的数字化控制系统，其特征在于：所述的控制芯片（1）包括焊机运行状态单元（7），焊机运行状态单元（7）用于采集焊机的运行状态数据，并提供状态数据给控制芯片（1），用于焊机工作状态的迁移控制和报警控制。

4．如权利要求1所述的用于氩弧焊的数字化控制系统，其特征在于：所述的控制芯片（1）与CAN总线接口（9）相连接。