專利名稱：多通道弧焊監(jiān)控器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控焊接過程工藝參數(shù)的裝置，可同時監(jiān)控十臺焊機的焊接 過程，主要用于壓力容器等特種設備制造過程的焊接質(zhì)量控制。
背景技術：
多路參數(shù)采集和監(jiān)控是眾多領域急需解決的問題，如石化部門各種生產(chǎn)設備的運 行參數(shù)集中監(jiān)控，發(fā)電廠各相關設備的運行參數(shù)采集，以及各種產(chǎn)品制造廠的各生產(chǎn)環(huán)節(jié) 的設備運行數(shù)據(jù)采集等，這些數(shù)據(jù)是質(zhì)量控制的主要依據(jù)，也是管理人員進行生產(chǎn)管理的 依據(jù)。焊接作為一種高效易行的工藝技術，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。焊接質(zhì)量 是焊接物件的生命，對于壓力容器、鍋爐、船舶、起重運輸機械等安全性要求高的特殊產(chǎn)品 尤其如此。以壓力容器、鍋爐為例，大量事故的統(tǒng)計數(shù)字表明，一半以上的事故是因焊接質(zhì) 量不良造成的。焊接質(zhì)量優(yōu)劣往往與下述三個工藝環(huán)節(jié)相關一是焊接的工藝實驗與評定；二是 施焊時對焊接工藝的正確實施與監(jiān)控；三是焊后的無損探傷檢查。對于第一和第三項而言， 已有較為成熟的方法與質(zhì)量標準，但對于施焊工藝的實施情況目前尚屬宏觀失控的狀態(tài)， 因此，因焊工技能水平的低下和焊工工藝紀律的執(zhí)行不利而造成的不應有的返修，尤其焊 接接頭部位內(nèi)在性能的下降，在壓力容器與鍋爐制造業(yè)中普遍存在。焊后的無損檢測只是 一種消極的事后控制，施焊過程的質(zhì)量監(jiān)控才是積極的事中控制。僅管，已有制定的正確合理的焊接工藝實驗與評定，但其實現(xiàn)還需要焊工的實際 操作，由于焊工技能水平的不一致和對焊接工藝紀律的執(zhí)行情況各不相同，再加上焊接設 備本身因老化等原因引起參數(shù)的波動，而對于施焊的控制只能停留在焊工操作的同時進行 抽查，這樣不僅增加人力物力，而且影響焊工的正常操作，實踐證明，這種方式存在很大的 弊端，根本不可能對焊接工作進行安全有效的監(jiān)督控制。所以很多情況下都把焊接質(zhì)量寄 希望于焊后的無損檢測，而這本身就是一種消極的事后控制，只是對焊接缺陷消除有用，而 對焊接件很多重要使用性能作用不大(如力學性能、耐腐蝕性能等)，對于降低成本，縮短 周期的作用更是甚微。另外，由于無損檢測方法本身的局限性，使得其對于焊接質(zhì)量的控制 作用也大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種多通道弧焊監(jiān)控器， 以消除人為及外界環(huán)境等不確定因素的不良影響，確保焊接質(zhì)量，實現(xiàn)焊接質(zhì)量的自動聯(lián) 網(wǎng)控制，加強焊接生產(chǎn)管理，降低焊接人員和無損檢測人員的勞動強度，以期有效降低成 本、縮短工作周期。本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案本發(fā)明多通道弧焊監(jiān)控器的結構特點是由作為主機的工業(yè)計算機、顯示器、打印機、中繼盒以及各監(jiān)控盒構成；所述監(jiān)控盒內(nèi)設霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器以及單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用 于測量焊機輸出的焊接電流和電弧電壓，所述各監(jiān)控盒的采集數(shù)據(jù)通過中繼盒實時傳遞給 主機；以所述監(jiān)控盒接收主機的控制信號，實現(xiàn)報警和切斷電源的功能；以所述中繼盒控制主機分時與各監(jiān)控盒進行通訊，通過所述中繼盒為各監(jiān)控盒提 供電源； 所述主機是在一根焊條自開始焊接到焊接完成的焊接過程中，接受監(jiān)控盒傳送來 的焊接電流和電弧電壓信號，并對所述焊接過程中的焊接電流和電弧電壓分別進行平均化 處理，獲得焊接過程中的平均焊接電流和平均電弧電壓，在所述平均焊接電流和平均電弧 電壓超過設定值時，實時發(fā)送控制信號至監(jiān)控盒，以實現(xiàn)報警和切斷電源；所述平均焊接電 流和平均電弧電壓存儲在主機中，并能以曲線圖表的方式顯示及打印輸出。本發(fā)明多通道弧焊監(jiān)控器的結構特點也在于設置所述監(jiān)控盒內(nèi)的霍爾電壓傳感 器是跨接在焊機的焊把線和地線之間獲得電弧電壓信號；以焊機的焊把線穿過霍爾電流傳 感器獲得焊接電流信號，所述電弧電壓信號和焊接電流信號分別經(jīng)過放大器A和放大器B 放大后傳送至多路轉換器和A/D轉換器，由所述監(jiān)控盒內(nèi)的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù) 采集獲得采集數(shù)據(jù)。與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明以工業(yè)計算機代替質(zhì)量管理人員對焊接過程進行監(jiān)控，排除人為因素及 減小質(zhì)檢人員的工作量，采用工業(yè)計算機管理的形式，極大地方便了與其它管理設備之間 的聯(lián)網(wǎng)。2、本發(fā)明利用工業(yè)計算機來管理焊接過程，實現(xiàn)焊接參數(shù)的微機輸入，完成焊接 過程中各種參數(shù)的采集及數(shù)據(jù)處理，歸類并加以存儲，從而得到焊接過程中的信息，包括工 件號、焊縫編號、焊接電流的允許范圍和實際記錄的焊接電流、電弧電壓、日期、時間等，實 現(xiàn)焊接管理的自動化。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構成示意圖；圖2為本發(fā)明監(jiān)控盒原理框具體實施例方式參見圖1，本實施例是由作為主機的工業(yè)計算機、顯示器、打印機與中繼盒以及各 監(jiān)控盒構成；監(jiān)控盒內(nèi)設霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器以及單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于測 量焊機輸出的焊接電流和電弧電壓，監(jiān)控盒的采集數(shù)據(jù)通過中繼盒實時傳遞給主機；以監(jiān) 控盒接收主機的控制信號，實現(xiàn)報警和切斷電源的功能；以中繼盒控制主機分時與各監(jiān)控盒進行通訊，通過所述中繼盒為各監(jiān)控盒提供電 源；圖1所示，當焊機處于空載狀態(tài)時，監(jiān)控盒采集的焊接電流為0，主機不對該焊機 的數(shù)據(jù)進行處理；當一根焊條開始焊接時，焊機的輸出電流大于0，主機接受到監(jiān)控盒傳遞來的焊接電流和電弧電壓，便開始對該焊機進行監(jiān)控，當一根焊條在大約1分30秒左右焊 接完成后，焊機又處于空載狀態(tài)，焊接電流為0，主機檢測到焊機過程結束后，將焊機一根焊 條焊接過程中的焊接電流和電弧電壓進行平均化處理，得到一根焊條焊接過程中的的平均 焊接電流和平均電弧電壓，如焊機的平均焊接電流或平均電弧電壓超過預先輸入到主機內(nèi) 的允許范圍時，主機便發(fā)送指令給監(jiān)控盒，對該焊機進行報警或通過電源控制模塊切斷焊 機電源，同時主機將平均焊接電流和平均電弧電壓存儲在主機內(nèi)。在一條焊縫或一個工件 焊接完成后，可以查詢到該焊縫或該工件焊接過程中各焊條的焊接參數(shù)，并以曲線圖的方 式打印出完整的焊縫或工件的焊接過程情況。在實施監(jiān)控之前，質(zhì)量管理人員需要預先將各監(jiān)控焊機的控制信息如焊接的工件 編號、焊縫編號、允許焊接電流范圍輸入到作為主機的工業(yè)計算機中，工業(yè)計算機通過中繼 盒分時與各監(jiān)控盒通訊，實時檢測各焊機的焊接參數(shù)，實現(xiàn)對各臺焊機的監(jiān)控。由于計算機 的處理速度很快，實際針對每臺焊機的數(shù)據(jù)采集都基本是實時的。當檢測到某焊機的焊接 電流超過允許的范圍時，主機就發(fā)出報警指令給監(jiān)控盒進行報警或通過電源控制模塊切斷 焊機電源中止焊接操作，每臺焊機的焊接過程都與預先輸入的工件編號、焊縫編號、焊條序 號、時間、電弧時間等一起存儲在數(shù)據(jù)庫中，方便日后檢查。圖2所示為監(jiān)控盒的工作原理，電弧電壓檢測傳感器采用霍爾電壓傳感器，跨接 在焊把線21和地線22之間，霍爾電壓傳感器可以將電弧電壓與檢測電路相隔離，防止因電 弧電壓的波動和各監(jiān)控盒之間的地線相通引起的干擾；焊接電流傳感器采用霍爾電流傳感 器，以其檢測穿過焊接電流傳感器的焊把線21上的電流，實現(xiàn)對焊接電流的檢測。檢測到 的電弧電壓和焊接電流信號分別經(jīng)過放大器A和放大器B放大后送多路轉換器和A/D轉換 器，由單片計算機控制進行數(shù)據(jù)采集，采集到的信號通過通訊接口與外部計算機進行通訊。 單片計算機實時采集電弧電壓和焊接電流信號，并不進行數(shù)據(jù)處理，只是將采集的數(shù)據(jù)暫 存在單片計算機內(nèi)，當主機向該監(jiān)控盒發(fā)出讀數(shù)據(jù)指令時，該監(jiān)控盒便將采集的數(shù)據(jù)連同 監(jiān)控盒的信息一起發(fā)送至外部主機。當主機發(fā)出報警指令時，單片計算機驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出 報警聲；當主機發(fā)出切斷電源信號時，單片計算機驅(qū)動繼電器動作，切斷焊機的電源，強制 停止焊接。具體實施中，監(jiān)控盒放置在焊機附近，焊接電纜從監(jiān)控盒中的測試孔穿過，用以測 量焊接電流，電弧電壓測試電纜接在焊機的兩個輸出接線端子上，用來測量電弧電壓，監(jiān)控 盒內(nèi)部的傳感器及信號處理電路完成焊接電流和電弧電壓的采集，通過通訊電纜傳遞到控 制主機中。每臺弧焊監(jiān)控器可采集多達十個的監(jiān)控盒的參數(shù)，在屏幕上顯示。
權利要求
1.一種多通道弧焊監(jiān)控器，其特征是由作為主機的工業(yè)計算機、顯示器、打印機、中繼 盒以及各監(jiān)控盒構成；所述監(jiān)控盒內(nèi)設霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器以及單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于 測量焊機輸出的焊接電流和電弧電壓，所述各監(jiān)控盒的采集數(shù)據(jù)通過中繼盒實時傳遞給主 機；以所述監(jiān)控盒接收主機的控制信號，實現(xiàn)報警和切斷電源的功能；以所述中繼盒控制主機分時與各監(jiān)控盒進行通訊，通過所述中繼盒為各監(jiān)控盒提供電源；所述主機是在一根焊條自開始焊接到焊接完成的焊接過程中，接受監(jiān)控盒傳送來的 焊接電流和電弧電壓信號，并對所述焊接過程中的焊接電流和電弧電壓分別進行平均化處 理，獲得焊接過程中的平均焊接電流和平均電弧電壓，在所述平均焊接電流和平均電弧電 壓超過設定值時，實時發(fā)送控制信號至監(jiān)控盒，以實現(xiàn)報警和切斷電源；所述平均焊接電流 和平均電弧電壓存儲在主機中，并能以曲線圖表的方式顯示及打印輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的多通道弧焊監(jiān)控器，其特征是設置所述監(jiān)控盒內(nèi)的霍爾電壓 傳感器是跨接在焊機的焊把線和地線0 之間獲得電弧電壓信號；以焊機的焊把線 (21)穿過霍爾電流傳感器獲得焊接電流信號，所述電弧電壓信號和焊接電流信號分別經(jīng)過 放大器A和放大器B放大后傳送至多路轉換器和A/D轉換器，由所述監(jiān)控盒內(nèi)的單片機數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集獲得采集數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道弧焊監(jiān)控器，其特征是由作為主機的工業(yè)計算機、顯示器、打印機、中繼盒以及各監(jiān)控盒構成；監(jiān)控盒內(nèi)設霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器以及單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于測量焊機輸出的焊接電流和電弧電壓；以中繼盒控制主機分時與各監(jiān)控盒進行通訊；主機是在一根焊條自開始焊接到焊接完成的焊接過程中，接受監(jiān)控盒傳送來的焊接電流和電弧電壓信號，獲得焊接過程中的平均焊接電流和平均電弧電壓，在平均焊接電流和平均電弧電壓超過設定值時，實時發(fā)送控制信號至監(jiān)控盒，以實現(xiàn)報警和切斷電源。本發(fā)明用于加強焊接生產(chǎn)管理。
文檔編號B23K9/10GK102059431SQ20101059237
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2010年12月16日
發(fā)明者卜華全, 竇萬波, 羅雪梅 申請人:合肥通用機械研究院