《基于DSP的逆变埋弧焊机控制系统的研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP的逆变埋弧焊机控制系统的研制（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、T HE RE S E ARC H ON T HE C ONT ROL S YS T E M OF S U B ME RGE DARC W E L DI NG MACHI NE B AS E D ON DS PA p p l i c a n t : W e i S h u a n g c h e n gS u p e r v i s o r : Q i B o j i nABS T RACTT h eo f c o n t r o l s y s t e m o f s u b m e r g e d a r c i n v e rt e r i s s u m m a r i z e d .
2、 A n a l o gc o n t r o l s y s t e m , s e m i - d i g i t a l c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n s i n g l e - c h i p - c o m p u t e r a n d d i g i t a l c o n t r o ls y s t e m a r e c o m p a r e d . I t i s p o i n t e d t h a t t h e d i g i t a l c o n t r o l i s t h e d e v e l o p
3、 m e n t t r e n d o f c o n t r o ls y s t e m. C o n s t a n t w i r e - f e e d a r c c o n t r o la n d e v e n - a d j u s t i n g a r cc o n t rol s y s t e ms u b m e r g e dd e s c r i b e d .a r c w e l d i n g p r o c e s s a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l . T h e c h a r a c t e r
4、i s t i c s o f a r c a r eA t h e o r e t i c f o u n d a t io n t o t h e d e s i g n i n g o f d i g i t a l c o n t r o l s y s t e m o f t h e s u b m e r g e da r c we l d e r h a s b e e n e s t a b l i s h e d .T M S 3 2 0 F 2 4 0 i s d e s i g n e d b y T I C o m p a n y f o r t h e c o n t
5、 r o l o f m o t o r a n d i n v e rt e r s p e c i a l ly .T h e h a r d w a r e o f t h e s u b m e r g e d a r c w e ld e r c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n i t h a s b e e n d e v e l o p e d ,w h i c h i s c o n s t i t u t e d o f t h e m i n i s y s t e m o f D S P , t h e s e l e c t
6、i o n c i r c u i t o f o u t p u t c h a r a c t e r i s t ic ,t h e i d e n t i f i c a t i o n c i r c u it o f w e l d i n g w i r e , a n d t h e i n t e r f a c e b e t w e e n o p e r a t o r a n d t h e m a c h i n e .T h e d i g i t a l c o n t r o l d r i v i n g p o w e r s o u r c e o f
7、w e l d i n g t r a c t o r i s d e s i g n e d i n o r d e r t o c o n t r o l t h ew i r e f e e d r a t e a n d w e l d i n g s p e e d a c c u r a t e l y . A c c o r d i n g t o t h e t h e o ry o f a r c c o n t r o l ,c o r r e s p o n d i n g s o ft w a r e h a s b e e n d e s i g n e d w i
8、t h P I a r i t h m e t i c t o m a k e th e w e l d i n g m a c h i n eo p e r a t e s t e a d i ly .B o t h t h e w e l d i n g p o w e r s o u r c e a n d t h e d r i v i n g p o w e r s o u r c e o f w e l d i n g t r a c t o r a r e a l lh i g h - f r e q u e n c y s w i t c h p o w e r s o u r
9、 c e s . T h e y h a v e i n e v i t a b l e e l e c t ro m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e t ot h e d i g i t a l c o n t r o l s y s t e m. T h e o r i g i n s a n dn t i o n s o f t h ea r e d e s c r i b e d i n t h et h e s i s , a n d s o m e h a r d w a r e a n d s o ft w a r e h a s b
10、e e n d e v e l o p e d t o i m p r o v e th e p e r f o r m a n c e o ft h e d i g i t a l c o n t r o l s y s t e m .K e y w o r d s : s u b m e r g e d a r c w e l d i n g , d i g it a l c o n t r o l , e le c t r o m o t o r , D S P文中所用物理量的符号和单位量的名称符号法定计量单位单位名称单位符号电容C法F电压U伏特V电流I安培人电感L亨利H电阻R欧姆Q速度
11、u米每秒m / s频率f赫兹H z长度I米m时间T秒s磁通 量3中韦伯W b转动惯量J千克平方米K g m角位移0弧度r a d一i t 京 航 空 航 天 大 学 学 位 论 文第一章 绪论1 . 1选题意义埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的一种方法， 一般是在自 动或半自 动下完成焊接，和其他焊接方法相比具有很多特点:( 1 ) 埋弧焊生产率高，在焊接时， 焊丝从导电嘴伸出长度小， 可以提高焊接电流 ( 或电 流密度) 4 - 5 倍， 因此熔透能力和焊丝熔敷率大大提高，另外由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧散热少、飞溅小， 热效率高， 可以提高焊接速度，厚度 8 -1 0 m m钢板对接，
12、单丝埋弧焊接速度可达 3 0 - 5 0 m / h . ( 2 ) 焊缝质量高， 埋弧焊时，焊剂和熔渣能有效地保护熔池，并可以降低熔池的冷却速度，从而可以提高焊缝的力学性能。 ( 3 ) 节省焊接材料和能源， 较厚的焊件不开坡口也能焊透，省去开坡口和填充坡口所需的能源和时间。( 4 ) 劳动条件好，焊接过程的机械化和自 动化使得焊工的劳动强度大大降低， 有害气体少且没有弧光的有害作用， 改善了 焊工的劳动条件。这些优点使得埋弧焊在很多的行业得到广泛的应用， 如船舶、石油化工、机械 等 领 域 U埋弧焊接工作过程需要焊接电源、 控制系统和工装配合等几方面协调工作刁 能顺利进行， 弧焊电源控制系
13、统的研究和发展是埋弧焊接发展的必要条件。 控制系统是以焊接电 源为控制对象， 按照焊接工艺采取控制方法使焊接电源稳定可靠地工作， 得到预期的焊接质量和效果，焊机控制系统的研究是焊接电源发展和控制技术发展的一个有力结合。 逆变电源以其众多优势成为焊接电源的一个重要发展方向， 弧焊逆变电源具有体积小、 重量轻、具有良 好的动特性、 调节速度快和便于微机控制等优势， 研究和发展逆变埋弧焊机的控制系统对于焊接领域的发展和相关工业的发展都具有重要的意义， 对数字控制技术的发展也有很大推动作用。本文对埋弧焊机的控制系统进行研究， 以 焊接电弧的控制理论为依据， 在现有逆变焊机设备的基础上，采用 D S P
14、芯片作为控制系统的核心，制作与埋弧焊工艺流程相对应的数字控制系统，使焊机能够在不同的情况下输出合适的焊接参数，保证焊接质量，使埋弧焊生产的高生产率和高质量得到统一。 在数字化产品成为社会发展趋势的当 今，埋弧焊机的数字化控制系统的研制， 对于埋弧焊接在各行业的推广应用有着重要的实际一一一一一一一一鱼鲤燮达些赞些主意义。1 .2逆变埋弧焊机的控制逆变埋弧焊机的控制包括逆变埋弧焊接电源的控制和送丝小车的控制， 前者是对焊接电 源逆变器进行控制，后者是对焊接小车和送丝机两个电 机的控制。对于逆变埋弧焊电源的输出参数进行控制， 是按照焊接参数采样反馈信号， 通过对逆变器开关管的开通和关断的控制来实现，
15、 即按照一定规则控制逆变器输出波形的占空比，占 空比越大， 输出参数越大，反之，就越小。按照占空比的调节方式可以分为脉宽调制P WM,脉频调制P F M和混和调制等几种控制方法。( 1 ) P W M 调制方式是 在频率固定的 条件下， 控制脉冲的宽 度来调节 脉冲占 空比，P WM控制的逆变焊机，其控制电路简单可靠，易于设计不同的电源外特性，容易实现焊接电 压和电 流在大范围内 无级平滑调节， 具有良 好的电 气性能和动态特性， 是目 前较为成熟的一种控制方式，由于频率固定， 焊机的输出 滤波电感选取比 较方便， 所以， 现有的逆变焊机一般都采用这种方法。P WM有软开关和硬开关两种方式，软
16、开关就是利用移相或谐振等方法， 使得焊接电 流和焊接电压在开关管开通和关断时不产生重叠， 即开关管工作过程中不存在开关损耗， 在大功率状态工作时， 软开关难以实现， 而埋弧焊接一般是工作在大功率状态， 故在本文中 采用硬开关工作方式。( 2 ) P F M调制是固定脉冲宽度， 调节脉冲频率来调节脉冲占 空比， 通过谐振换流，控制弧焊逆变器的输出特性， 在采用全控型开关器件的弧焊逆变器中，由于对负载的变化适应性差， 开关频率的大范围变化导致滤波器、 变压器难以优化， 难以获得大功率的输出。:1 ) 混和调制是将上述两种方法结合起来进行控制的一种 调节方式， 实际中用的不多。焊接小车中电机转速的控制可以 采用上述三种调节方法调节电机电 源输出的占空比 来实 现，也可以 用其它方式实现转速控制 ( 见3 .4 . 2 ) .1 . 3逆变 埋弧娜机攘娜系统的 发展现状逆变埋弧焊机控制系绮枕照发展历程可以分为模拟电 路控制和数字电路控制。 传统的控制系统是模拟电 路控制， 这种控制系统经过几十年的发展， 技术已 经成熟。 随着数一 一之呸塑些醚燮丝些匕一一一一一一一字控制
