CN204639396U - 基于无线载波控制的埋弧焊系统 - Google Patents

Abstract

基于无线载波控制的埋弧焊系统，属于焊接控制技术领域。包括焊接电源（2）以及送丝机（5），其特征在于：分别设置有近控装置（1）和远控装置（4），近控装置（1）的控制电路与焊接电源（2）内控制信号输入端口相连，远控装置（4）的控制电路与送丝机（5）内控制信号输出端口相连，近控装置（1）与远控装置（4）之间以无线传输的方式实现焊接电源（2）与送丝机（5）之间控制信号的传输。在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，省略了焊接系统原有的控制线缆，以无线的形式实现控制信号及反馈信号的载波传输，避免了因控制线缆发生故障而对焊接过程带来的各种不便，同时节约了生产成本。

Description

基于无线载波控制的埋弧焊系统

技术领域

基于无线载波控制的埋弧焊系统，属于焊接控制技术领域。

背景技术

埋弧焊接是应用较广的焊接方式之一，在现有的埋弧焊系统中，在焊接电源与送丝机之间设置有一条用于传递控制信号的反馈信号的控制线缆，以目前较为著名的林肯DC-600系列为例，该系统在焊接电源与送丝机之间需要一条额外的九芯的控制电缆实现控制信号和反馈信号的传输。在现有的埋弧焊系统中，控制线缆的长度与焊接区域有关，一般为80-120m。由于在焊接系统中设置有控制线缆，在实际使用中存在有如下不便：（1）在焊接过程中，控制线缆由于随着焊接位置的改变而频繁在地面拖拽，容易发生破损，因而会出现短路、信号衰减等问题；（2）由于控制线缆极长及工地现场情况的复杂性，一旦控制线缆发生连接故障极难进行排查，人工成本消耗极高，直接影响了焊接质量和效率；（3）由于控制线缆较长，因此会大大增加生产成本。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种省略了焊接系统原有的控制线缆，以无线的形式实现控制信号及反馈信号的载波传输，避免了因控制线缆发生故障而对焊接过程带来的各种不便，同时节约了生产成本的基于无线载波控制的埋弧焊系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于无线载波控制的埋弧焊系统，包括焊接电源以及送丝机，其特征在于：分别设置有近控装置和远控装置，近控装置的控制电路与焊接电源内控制信号输入端口相连，远控装置的控制电路与送丝机内控制信号输出端口相连，近控装置与远控装置之间以无线传输的方式实现焊接电源与送丝机之间控制信号的传输。

优选的，所述的远控装置的控制电路至少包括远控端控制器、控制数据输入模块、远控端无线通讯模块，控制数据输入模块与远控端控制器相连，远控端控制器通过与远控端无线通讯模块双向相连实现与所述的近控装置之间的数据传输。

优选的，在所述的远控装置中还设置有存储模块以及显示模块，存储模块与所述的远控端控制器双相连接，远控端控制器与显示模块相连。

优选的，所述的近控装置的控制电路包括近控端控制器、近控端无线通讯模块以及控制数据输出模块，近控端控制器与近控端无线通讯模块双向相连，通过近控端无线通讯模块与远控装置相连，近控端控制器通过控制数据输出模块与焊接电源相连。

优选的，所述的控制数据输入模块至少包括四路IO隔离输入线、四路AD隔离输入线以及一路AD非隔离输入线。

优选的，所述的控制数据输出模块至少包括两路IO隔离输入线、两路IO隔离输出线、两路AD隔离输入线以及两路AD隔离输出线。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，省略了焊接系统原有的控制线缆，以无线的形式实现控制信号及反馈信号的载波传输，避免了原控制线缆因长期在地面拖拽发生破损而可能出现的短路、信号衰减等问题，提高了焊接个和效率，大大降低了人工和材料成本。

2、在本基于无线载波控制的埋弧焊系统的远控装置中，设置有对焊接数据进行存储的存储模块，用户可以通过拷贝并读取焊接数据，用于分析焊接质量，进行焊接质量控制。

3、通过设置显示模块，可以对焊接过程中的电压参数、电流参数以及焊接速度参数进行显示。

4、在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，远控端控制器以及近控端控制器均采用ARM平台实现，易于扩展和升级。

5、通过设置远控端信号传输线和近控端信号传输线，可以适用于所有焊接系统，通用性更好。

附图说明

图1为基于无线载波控制的埋弧焊系统结构示意图。

图2为基于无线载波控制的埋弧焊系统信号传输示意图。

图3为基于无线载波控制的埋弧焊系统远控装置控制电路原理方框图。

图4为基于无线载波控制的埋弧焊系统近控装置控制电路原理方框图。

图5为基于无线载波控制的埋弧焊系统无线通讯模块电路原理图。

其中：1、近控装置  2、焊接电源  3、近控端信号传输线  4、远控装置  5、送丝机  6、远控端信号传输线  7、焊接工件。

具体实施方式

图1~5是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~5对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，基于无线载波控制的埋弧焊系统，包括焊接电源2以及送丝机5，焊接电源2的供电线缆分别连接送丝机5和焊接工件7，送丝机5的输出端通过焊枪同时连接焊接工件7完成焊接。在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，在焊接电源2以及送丝机5处分别设置有近控装置1和远控装置4，近控装置1和远控装置4之间可通过无线的方式实现数据传输。近控装置1以及远控装置4分别设置有近控端信号传输线3以及远控端信号传输线6，近控端信号传输线3连接焊接电源2内的控制信号输入端口以及近控装置1内的控制电路，远控端信号传输线6连接送丝机5内的控制信号输出端口以及远控装置4内的控制电路。

如图2所示，在远控装置4的远控端信号传输线6中设置有四路IO隔离输入线、四路AD隔离输入线以及一路AD非隔离输入线，分别用于连接送丝机5端原有的外接拨档旋钮、焊接参数控制旋钮以及起弧控制拨档开关，分别用于接收相对应旋钮或开关输出的：焊接模式信号、焊接参数信号以及焊机输出控制信号。远控端信号传输线6中还包括一条供电线，通过焊接电源2自身的电源实现供电。远控装置4将接收到的控制信号通过无线的形式进行传输，传送至近控装置1中。远控装置4中的控制电路同时接收焊接过程中实时的电压参数、电流参数以及焊接速度参数并进行显示。

在近控装置1的近控端信号传输线3中设置有两路IO隔离输入线、两路IO隔离输出线、两路AD隔离输入线以及两路AD隔离输出线。近控装置1接收到远控装置4发出的控制信号后，并通过两路IO隔离输出线以及两路AD隔离输出线将控制信号送至焊接电源2中，实现对焊接电源2的控制。通过设置远控装置4和近控装置1，通过送丝机5与焊接电源2之间的供电线缆实现了送丝机5与焊接电源2之间控制信号的无线传输，省略了现有技术中需要单独设置的控制线缆，同时避免了因设置控制线路而出现的各种弊端。

如图3所示，远控装置4的控制电路包括：远控端控制器、控制数据输入模块、远控端无线通讯模块、存储模块以及显示模块。控制数据输入模块与远控端控制器相连，远控端控制器与显示模块相连，远控端控制器同时与存储模块以及远控端无线通讯模块双向相连，通过远控端无线通讯模块实现远控端控制器与近控装置1之间的数据传输，远控端无线通讯模块通过异步串口通讯的形式与远控端控制器之间实现数据的传输。

控制数据输入模块即上述的远控端信号传输线6内的四路IO隔离输入线、四路AD隔离输入线以及一路AD非隔离输入线。在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，存储模块采用SD卡进行存储，用户可以通过U盘拷贝并读取焊接数据，用于分析焊接质量，进行焊接质量控制。可以实时对焊接数据进行存储，易于存储容量的扩展。显示模块采用LCD显示屏，对焊接过程中的电压参数、电流参数以及焊接速度参数进行显示。在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，远控端控制器采用ARM平台实现，易于扩展和升级，也可采用市售常见型号的单片机实现。

如图4所示，近控装置1包括近控端控制器、近控端无线通讯模块以及控制数据输出模块，近控端控制器与近控端无线通讯模块双向相连，通过近控端无线通讯模块实现近控端控制器与远控装置4之间的数据传输，近控端控制器通过控制数据输出模块与焊接电源的控制信号输入端口相连，实现对焊接电源2的控制。近控端无线通讯模块同样通过异步串口通讯的形式与近控端控制器之间实现数据的传输，近控端控制器同样采用ARM平台实现。控制数据输出模块即上述的近控端信号传输线3内的两路IO隔离输入线、两路IO隔离输出线、两路AD隔离输入线以及两路AD隔离输出线。

近控装置1以及远控装置4在工作时不主动参与控制，远控装置4将焊接控制信号通过无线的方式传给近控装置1，近控装置1响应通讯指令，并输出控制信号给焊机。

在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，上述的远控端无线通讯模块以及近控端无线通讯模块统称为无线通讯模块，均采用如图5所示的型号为CC2530F256RHAR的集成芯片U1实现数据的无线传输。如图5所示，直流电源3.3V连接电感L1的一端，电感L1的另一端同时并联电容C1~C8的一端以及集成芯片U1的10脚、39脚、21脚、24脚、27脚~29脚以及31脚，电容C1~C8的另一端接地。集成芯片U1的1~4脚以及41脚接地。集成芯片U1的20脚同时并联电阻R1以及电容C16的一端，电阻R1以及电容C16的另一端分别连接直流电源3.3V以及接地端。集成芯片U1的25脚、26脚分别连接电容C9~C10的一端，电容C9的另一端同时并联电感L2~L3以及电容C11的一端，电容C10的另一端同时并联电感L3的另一端，电感L4以及电容C12的一端，电感L2以及电容C12的另一端接地。电容C11以及电感L4的另一端同时并联电容C13~C14的一端，电容C14的另一端接地，电容C13的另一端同时并联电容C15的一端以及天线E1，电容C15的另一端接地。集成芯片U1的32脚、33脚分别并联电容C20~C21的一端以及晶振Y2的两端，电容C20~C21的另一端接地。集成芯片U1的22脚、23脚分别并联电容C18~C19的一端以及晶振Y1的两端，电容C18~C19的另一端接地。集成芯片U1的30脚串联电阻R2接地，集成芯片U1的40脚同时并联直流电源1.8V以及电容C17的一端，电容C17的另一端接地。在集成芯片U1的任意未占用的输入输出管脚上海连接有8位拨码开关（图中未画出）。

在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中，型号为CC2530F256RHAR的集成芯片U1工作于250 kbps(免费频段2.4GHz)，具备极高的抗干扰性和高保密性，其成本低廉，易于维护。此芯片是常规的Zigbee芯片，在本基于无线载波控制的埋弧焊系统中仅仅使用其物理层无线载波通讯实现点对点通讯，并没有采用Zigbee应用层协议。由于本控制模式是采用点对点通讯，无需组态，模块在上电之初就会设置其唯一的通讯频段和地址号。

根据现场布局和施工情况，送丝机5和焊接电源2之间的直线距离一般在70米以内，而集成芯片U1发射功率有4.5dB，在空旷环境下均能达到85米以上的有效通讯。集成芯片U1可以工作在16个不同的信道上，这就有效的规避了设备在同一片区域的通讯干扰。现场一般最多有8台设备在同一片区域，每个模块有8位的拨码开关用于设置16个不同信道外加8个不同地址，只有相互匹配的模块才能进行有效通讯。

具体工作过程及工作原理如下：在进行焊接之前，将近控装置1以及远控装置4中的无线通讯模块通过拨码开关设置为同一地址，然后将近控装置1上的近控端信号传输线3与焊接电源2内的控制输入端口相连，同时将远控装置4中的远控端信号传输线6中的相应接口与送丝机5中原有的控制开关或旋钮相连。以林肯焊接系统为例：在远控装置4中，只需要连接远控端信号传输线6中的两路IO隔离输入线，一路AD非隔离输入线以及三路AD隔离输入线即可；在近控装置1中，只需要使用近控端信号传输线3中的两路IO隔离输出线以及一路AD隔离输出线即可，其他品牌的焊接系统根据实际控制线的信号设置情况链接即可。

在焊接过程中，操作人员通过送丝机5原有的控制旋钮或开关输入控制信号后，控制信号送至远控装置4中，远控装置4以无线的形式将控制信号传送至近控装置1中，由近控装置1将控制信号送至焊接电源2的控制信号端口，实现对焊接电源2的控制。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.基于无线载波控制的埋弧焊系统，包括焊接电源（2）以及送丝机（5），其特征在于：分别设置有近控装置（1）和远控装置（4），近控装置（1）的控制电路与焊接电源（2）内控制信号输入端口相连，远控装置（4）的控制电路与送丝机（5）内控制信号输出端口相连，近控装置（1）与远控装置（4）之间以无线传输的方式实现焊接电源（2）与送丝机（5）之间控制信号的传输。

2.根据权利要求1所述的基于无线载波控制的埋弧焊系统，其特征在于：所述的远控装置（4）的控制电路至少包括远控端控制器、控制数据输入模块、远控端无线通讯模块，控制数据输入模块与远控端控制器相连，远控端控制器通过与远控端无线通讯模块双向相连实现与所述的近控装置（1）之间的数据传输。

3.根据权利要求2所述的基于无线载波控制的埋弧焊系统，其特征在于：在所述的远控装置（4）中还设置有存储模块以及显示模块，存储模块与所述的远控端控制器双相连接，远控端控制器与显示模块相连。

4.根据权利要求1所述的基于无线载波控制的埋弧焊系统，其特征在于：所述的近控装置（1）的控制电路包括近控端控制器、近控端无线通讯模块以及控制数据输出模块，近控端控制器与近控端无线通讯模块双向相连，通过近控端无线通讯模块与远控装置（4）相连，近控端控制器通过控制数据输出模块与焊接电源（2）相连。

5.根据权利要求2所述的基于无线载波控制的埋弧焊系统，其特征在于：所述的控制数据输入模块至少包括四路IO隔离输入线、四路AD隔离输入线以及一路AD非隔离输入线。

6.根据权利要求4所述的基于无线载波控制的埋弧焊系统，其特征在于：所述的控制数据输出模块至少包括两路IO隔离输入线、两路IO隔离输出线、两路AD隔离输入线以及两路AD隔离输出线。