專利名稱：多焊接電源群控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多焊接電源群控裝置(二) 背景技術(shù)在微電子和數(shù)字技術(shù)的推動下，出現(xiàn)了一些數(shù)字化的智能焊接電 源，在外界參數(shù)發(fā)生波動時，能夠依靠焊接電源自身的控制系統(tǒng)進行自調(diào)整，實現(xiàn)焊接參數(shù)的穩(wěn)定，從而保證了焊接質(zhì)量。目前有EWM 公司lintegrai系歹U， Fronius公司Transplus synergic系歹U等智能焊接電 源，就是數(shù)字化的成果；還有焊接電源波形控制，焊接電源內(nèi)部特性 的估計和建模，對GMAW焊接的綜合性能控制等控制算法等，這些 控制策略對減少外電壓波動對單一焊接電源的焊接過程的影響取得了 積極的效果。但是在現(xiàn)代化的生產(chǎn)線上，焊接一些復(fù)雜工件時，需要多把焊槍 同時工作來完成焊接任務(wù)。 一把焊槍對應(yīng)一臺焊接電源，當(dāng)電網(wǎng)電壓 發(fā)生波動時，各焊接電源依靠自身的控制系統(tǒng)進行自調(diào)整，由于焊接 電源的功率較大，各焊槍之間電流、電壓相互耦合，多焊接電源同時 調(diào)整務(wù)必對電網(wǎng)電壓將產(chǎn)生更大的波動，進一步影響到焊縫質(zhì)量和焊 后產(chǎn)品的變形。(三) 發(fā)明內(nèi)容為了克服已有多焊接電源群控裝置的在電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時自 動、同時調(diào)整給電網(wǎng)電壓造成更大干擾、焊接參數(shù)不穩(wěn)定、焊縫質(zhì)量 低的不足，本實用新型提供一種在電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時調(diào)整焊接電源 參數(shù)時能夠有效避免對電網(wǎng)電壓造成干擾、焊接參數(shù)穩(wěn)定、焊縫質(zhì)量 高的多焊接電源群控裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多焊接電源群控裝置，包括用于控制多路焊接電源的群控控 制器、用于焊接參數(shù)采集的A/D轉(zhuǎn)換器、用于實現(xiàn)多個焊接電源的焊 接參數(shù)實時控制的D/A轉(zhuǎn)換器、用于參數(shù)輸入與設(shè)定的鍵盤，用于參數(shù)顯示的屏顯部分，所述的群控控制器包括用于根據(jù)鍵盤輸入的設(shè) 定參數(shù)值，設(shè)置多個焊接電源的焊接參數(shù)的參數(shù)設(shè)置模塊；用于通過 A/D轉(zhuǎn)換器采集各個焊接電源的在線參數(shù)的信號采集模塊；用于采集電網(wǎng)電壓的波動值，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動值大于電壓調(diào)整閾值時，判定為電壓波動的電網(wǎng)電壓波動檢測模塊；所述的群控控制器還包括用于采用位置系數(shù)D表示焊縫位置，當(dāng)判定為電壓波動后，采集各個焊接電源的在線參數(shù)，并將在線參數(shù)與設(shè)定參數(shù)的差值定義為誤差系數(shù)E，位置系數(shù)D與誤差系數(shù)E的乘積表示為調(diào)整優(yōu)先級P的優(yōu)先級計算模塊；用于依照優(yōu)先級的大小順序，先后將各個焊接電源調(diào)整到設(shè)定參數(shù)值的優(yōu)先級群控模塊；所述的參數(shù)設(shè)置模塊、信號采集模塊、電網(wǎng)電壓波動檢測模塊連接優(yōu)先級計算模塊，所述優(yōu)先級計算模塊連接優(yōu)先級群控模塊，所述的優(yōu)先級群控模塊的輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器。 進一步，所述的優(yōu)先級群控模塊包括用于按照設(shè)定的時間間隔，先后將各個焊接電源調(diào)整到設(shè)定參數(shù)值的時間間隔設(shè)置單元。再進一步，所述的A/D轉(zhuǎn)換器通過多路開關(guān)連接多路焊接電源，所述的D/A轉(zhuǎn)換器通過多路開關(guān)連接多路焊接電源。更進一步，所述的焊接參數(shù)包括焊接電流、焊接電壓、送絲速度。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為在實際使用過程中，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動 時，現(xiàn)有技術(shù)中，各焊接電源的控制系統(tǒng)會立即啟動自調(diào)整。多焊接 電源同時調(diào)整務(wù)必對電網(wǎng)電壓將產(chǎn)生更大的波動，進一步影響到焊縫 質(zhì)量和焊后產(chǎn)品的變形。為阻止多焊接電源的同時調(diào)整，在計算出優(yōu)先級后，應(yīng)將優(yōu)先級 較小的焊接電源(較后調(diào)整)參數(shù)設(shè)定為采樣值，在優(yōu)先級較大的焊 接電源調(diào)整一段時間后，再設(shè)回給定值，讓焊接電源自行調(diào)整。用位置系數(shù)D ("'、 ^、……、《)表示焊縫位置，工件12兩 側(cè)焊縫的位置系數(shù)大于中間焊縫的位置系數(shù)，同時讓工件12兩側(cè)焊縫 的位置系數(shù)保持對稱與一致。用誤差系數(shù)E (A、 ^、……、e")表示由信息采集通道傳回的 實際參數(shù)與設(shè)定參數(shù)的誤差大小。誤差越大，設(shè)定的誤差系數(shù)越大。 位置系數(shù)D與誤差系數(shù)E的乘積表示為調(diào)整優(yōu)先級P:由此獲得的優(yōu)先級不同，按此優(yōu)先級順序來調(diào)整相應(yīng)的焊接電源13。例如，"i=3， e' = 8 ， "3=6， e3 = 2 ，雖然'.3 >'、 ， = 4 xe, = 24 > p3 = 4 xe3 = 12 ，所以優(yōu)先調(diào)整第一個焊接電源13。此控制策略的思想是，優(yōu)先調(diào)整位 置重要和誤差較大的焊接電源參數(shù)，兼顧了焊接參數(shù)和參數(shù)誤差兩個 方面。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、當(dāng)外界參數(shù)發(fā)生波動時， 本實用新型提供的多焊接電源群控裝置能有序地協(xié)調(diào)多焊接電源進行自調(diào)整，保證了焊接參數(shù)的穩(wěn)定，提高了焊縫質(zhì)量；2、實現(xiàn)了復(fù)雜的多焊接電源群控，又能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，能夠滿足不同的焊接需 要。

圖1是多焊接電源焊接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是多焊接電源群控裝置的控制系統(tǒng)構(gòu)示意圖。 圖3是軟件系統(tǒng)的主流程圖。 圖4是具有優(yōu)先級的群控策略流程圖。 圖5是依照焊接參數(shù)規(guī)律的實時調(diào)整策略。 圖6是群控控制器的原理框圖。 具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖1 圖6， 一種多焊接電源群控裝置，包括用于控制多路焊 接電源的群控控制器3、用于焊接參數(shù)采集的A/D轉(zhuǎn)換器7、用于實 現(xiàn)多個焊接電源的悍接參數(shù)實時控制的D/A轉(zhuǎn)換器8、用于參數(shù)輸入 與設(shè)定的鍵盤4，用于參數(shù)顯示的屏顯部分2，所述的群控控制器3 包括參數(shù)設(shè)置模塊14，用于根據(jù)鍵盤輸入的設(shè)定參數(shù)值，設(shè)置多個 焊接電源的焊接參數(shù)；信號采集模塊15，用于通過A/D轉(zhuǎn)換器采集各 個焊接電源的在線參數(shù)；電網(wǎng)電壓波動檢測模塊16，用于采集電網(wǎng)電 壓的波動值，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動值大于電壓調(diào)整閾值時，判定為電壓波 動；優(yōu)先級計算模塊17，用于采用位置系數(shù)D表示焊縫位置，n個焊 接電源對應(yīng)《、 、……、《，工件兩側(cè)焊縫的位置系數(shù)大于中間焊 縫的位置系數(shù)，同時讓工件兩側(cè)焊縫的位置系數(shù)保持對稱與一致；當(dāng) 判定為電壓波動后，采集各個焊接電源的在線參數(shù)，并將在線參數(shù)與 設(shè)定參數(shù)的差值定義為誤差系數(shù)E， n個焊接電源對應(yīng)^、 ^、……、 e"，位置系數(shù)D與誤差系數(shù)E的乘積表示為調(diào)整優(yōu)先級P:優(yōu)先級群控模塊18，用于依照優(yōu)先級的大小順序，先后設(shè)定各個焊接
電源的參數(shù)值，將焊接電源調(diào)整到設(shè)定參數(shù)值；所述的參數(shù)設(shè)置模塊14、信號采集模塊15、電網(wǎng)電壓波動檢測模塊 16連接優(yōu)先級計算模塊17，所述優(yōu)先級計算模塊17連接優(yōu)先級群控 模塊18，所述的優(yōu)先級群控模塊18的輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器8。在所述的優(yōu)先級群控模塊18中，按照設(shè)定的時間間隔，先后將各 個焊接電源調(diào)整到設(shè)定參數(shù)值。所述的A/D轉(zhuǎn)換器7通過多路開關(guān)11 連接多路焊接電源，所述的D/A轉(zhuǎn)換器8通過多路開關(guān)連接多路焊接 電源。所述的焊接參數(shù)包括焊接電流、焊接電壓、送絲速度。本實施例為多焊接電源焊接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖?？刂撇糠职ㄇ度?式控制器3、 A/D通道7、 D/A通道8、多路開關(guān)11、 LCD顯示屏2、 鍵盤4、 RS485接口 6。其中嵌入式控制器是控制系統(tǒng)的核心，內(nèi)含多 焊接電源群控智能控制算法，DSP、 ARM等均適合在所述的系統(tǒng)中擔(dān) 當(dāng)控制器。A/D通道7、 D/A通道8、多路開關(guān)11用于對多個焊接電 源實行參數(shù)采集和參數(shù)控制。LCD顯示屏2、鍵盤實現(xiàn)焊接參數(shù)的設(shè) 定和顯示。多個嵌入式焊機控制系統(tǒng)可以通過RS-485接口 6實現(xiàn)連 網(wǎng)，再通過RS-485轉(zhuǎn)RS-232模塊與上位機實現(xiàn)通信，即可讓管理者 及時了解多臺設(shè)備的悍接過程，還可以在上位機上實現(xiàn)焊接工藝和參 數(shù)的存取，便于分析多種焊接工藝和參數(shù)的優(yōu)劣，實現(xiàn)焊接過程評價。受控部分包括多個焊接電源13 (其包括上焊接電源組1和下焊接 電源組5)、上焊槍9、下焊槍IO。其中系統(tǒng)通過A/D通道7實現(xiàn)多個 焊接電源的實時焊接參數(shù)采集(如焊接電流、焊接電壓，送絲速度等); 通過D/A通道8實現(xiàn)多個焊接電源的焊接參數(shù)實時控制，主要是控制 焊接電源組的焊接電壓和電流，以及送絲速度，從而實現(xiàn)對焊接過程 的控制。
參照圖3，焊機控制系統(tǒng)的軟件由主程序、鍵盤和顯示子程序、采樣和輸出子程序及通信子程序組成。程序存儲在Flash中，上電后， 嵌入式處理器從Flash中裝入程序，用戶通過鍵盤4和LCD2設(shè)定或 選擇已存儲的焊接參數(shù)，焊接參數(shù)以數(shù)據(jù)表的形式存儲，工件12長度 與焊接參數(shù)相對應(yīng)。焊接過程中，主程序根據(jù)當(dāng)前的焊接長度，經(jīng)査 表后向不同的焊機下傳相應(yīng)的焊接參數(shù)，從而實現(xiàn)實時調(diào)整。焊機控制系統(tǒng)的軟件不僅完成一般控制功能，還實現(xiàn)如下兩個控制 策略具有優(yōu)先級的群控策略和焊接參數(shù)實時調(diào)整策略。參照圖4,為了提高焊縫質(zhì)量和減小焊接變形量，在控制系統(tǒng)中 引入具有優(yōu)先級的群控策略用位置系數(shù)D (《、^、……、《)表示焊縫位置，工件12兩 側(cè)焊縫的位置系數(shù)大于中間焊縫的位置系數(shù)，同時讓工件12兩側(cè)焊縫 的位置系數(shù)保持一致。用誤差系數(shù)E (e!、 ^、……、e")表示由信息采集通道傳回的 實際參數(shù)與設(shè)定參數(shù)的誤差大小。誤差越大，設(shè)定的誤差系數(shù)越大。 位置系數(shù)D與誤差系數(shù)E的乘積表示為調(diào)整優(yōu)先級P:由此獲得的優(yōu)先級不同，按此優(yōu)先級順序來調(diào)整相應(yīng)的焊接電源 13。例如，"'=3 ， ei = 8 ，《=6 ， e3 = 2 ，雖然'.3 >'.,，但p,=《xe, =24>/ 3 = (/3xe3 =12 ，所以優(yōu)先調(diào)整第一個焊接電源13。此控制策略的思想是，優(yōu)先調(diào)整位 置重要和誤差較大的焊接電源參數(shù)，兼顧了焊接參數(shù)和參數(shù)誤差兩個 方面。在實際使用過程中，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，各焊接電源的控制系統(tǒng) 會立即啟動自調(diào)整。為阻止多焊接電源的同時調(diào)整，在計算出優(yōu)先級 后，應(yīng)將優(yōu)先級較小的焊接電源(較后調(diào)整)參數(shù)設(shè)定為采樣值，在
優(yōu)先級較大的焊接電源調(diào)整一段時間后，再設(shè)回給定值，讓焊接電源 自行調(diào)整。參照圖5，在工件12焊接過程中，雖然不同的焊接電源13可以 設(shè)定為不同的焊接參數(shù)，但同一把焊槍(焊接電源)從起弧到收弧過 程中的參數(shù)一般是固定的，而起弧和收弧時的傳熱條件不同，起弧時 溫度較低，收弧時散熱差，溫度較高，這就造成了在起弧和落弧的時 候，焊縫成形與穩(wěn)弧段不一致，從而引起工件兩端變形(軸向變形)， 在工廠中， 一般要從兩端切除部分工件，浪費了材料。所以，在本控 制系統(tǒng)中，將焊接過程的參數(shù)按圖5所示規(guī)律進行實時調(diào)控。從試驗結(jié)果和生產(chǎn)實踐來看，當(dāng)外部電壓波動時，應(yīng)用本控制系 統(tǒng)，減小了參數(shù)調(diào)整時間和調(diào)整誤差，改善了焊縫質(zhì)量，有效抑制了 工件寬度和長度方向的變形，達到了生產(chǎn)需要。
權(quán)利要求1、一種多焊接電源群控裝置，包括用于控制多路焊接電源的群控控制器、用于焊接參數(shù)采集的A/D轉(zhuǎn)換器、用于實現(xiàn)多個焊接電源的焊接參數(shù)實時控制的D/A轉(zhuǎn)換器、用于參數(shù)輸入與設(shè)定的鍵盤，用于參數(shù)顯示的屏顯部分，所述的群控控制器包括用于根據(jù)鍵盤輸入的設(shè)定參數(shù)值，設(shè)置多個焊接電源的焊接參數(shù)的參數(shù)設(shè)置模塊；用于通過A/D轉(zhuǎn)換器采集各個焊接電源的在線參數(shù)的信號采集模塊；用于采集電網(wǎng)電壓的波動值，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動值大于電壓調(diào)整閾值時，判定為電壓波動的電網(wǎng)電壓波動檢測模塊；其特征在于所述的群控控制器還包括用于采用位置系數(shù)D表示焊縫位置，當(dāng)判定為電壓波動后，采集各個焊接電源的在線參數(shù)，并將在線參數(shù)與設(shè)定參數(shù)的差值定義為誤差系數(shù)E，位置系數(shù)D與誤差系數(shù)E的乘積表示為調(diào)整優(yōu)先級P的優(yōu)先級計算模塊；用于依照優(yōu)先級的大小順序，先后將各個焊接電源調(diào)整到設(shè)定參數(shù)值的優(yōu)先級群控模塊；所述的參數(shù)設(shè)置模塊、信號采集模塊、電網(wǎng)電壓波動檢測模塊連接優(yōu)先級計算模塊，所述優(yōu)先級計算模塊連接優(yōu)先級群控模塊，所述的優(yōu)先級群控模塊的輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器。
2、 如權(quán)利要求1所述的多焊接電源群控裝置，其特征在于所述的優(yōu) 先級群控模塊包括用于按照設(shè)定的時間間隔，先后將各個焊接電源調(diào) 整到設(shè)定參數(shù)值的時間間隔設(shè)置單元。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的多焊接電源群控裝置，其特征在于所述 的A/D轉(zhuǎn)換器通過多路開關(guān)連接多路焊接電源，所述的D/A轉(zhuǎn)換器通 過多路開關(guān)連接多路焊接電源。
專利摘要一種多焊接電源群控裝置，包括用于控制多路焊接電源的群控控制器、用于焊接參數(shù)采集的A/D轉(zhuǎn)換器、用于實現(xiàn)多個焊接電源的焊接參數(shù)實時控制的D/A轉(zhuǎn)換器、用于參數(shù)輸入與設(shè)定的鍵盤，用于參數(shù)顯示的屏顯部分，所述的群控控制器包括參數(shù)設(shè)置模塊、信號采集模塊、電網(wǎng)電壓波動檢測模塊、優(yōu)先級計算模塊、優(yōu)先級群控模塊；參數(shù)設(shè)置模塊、信號采集模塊、電網(wǎng)電壓波動檢測模塊連接優(yōu)先級計算模塊，優(yōu)先級計算模塊連接優(yōu)先級群控模塊，優(yōu)先級群控模塊的輸出連接D/A轉(zhuǎn)換器。本實用新型在電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時調(diào)整焊接電源參數(shù)時能夠有效避免對電網(wǎng)電壓造成干擾、焊接參數(shù)穩(wěn)定、焊縫質(zhì)量高。
文檔編號B23K11/24GK201017206SQ20062014119
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者劍 馮, 憲 張, 王揚渝, 趙章風(fēng), 鄭欣榮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)