粗管對(duì)焊自動(dòng)控制裝置及該控制裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粗管對(duì)焊控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在海洋工作平臺(tái)建造過程中，打?qū)Ч芑捠钦麄€(gè)過程中最基本的部分，通常粧管的 直徑為900~1600mm，粧管的長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)，一般為50~80m。工作開始前，需要把整個(gè)粧 管分成2~3段，每段粧管30m左右，同時(shí)會(huì)在每段的端部都會(huì)焊有粧舌，這樣的目的是為 了兩段粧管對(duì)接的時(shí)候更加便利?；捁馨惭b過程利用打粧機(jī)將定位好的第一段粧管打入海 底，在粧管頂端合適的位置搭好臨時(shí)工作平臺(tái)（一般距頂端1米處），接下來(lái)焊接工人需要 完成對(duì)兩段粧管的組焊，需要先組對(duì)，再利用大型浮吊將另一粧管和第一段粧管找正，再將 兩段焊接在一起。
[0003] 在焊接工作中，先用手工焊打底，然后將柔性軌道安裝在焊縫以上300~400mm 處，柔性軌道一般將整體分為兩部分或者四部分，方便安裝和拆卸，接著將焊接小車掛在軌 道上，調(diào)節(jié)焊槍的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)，確保噴嘴與焊道相距15mm左右，距離太遠(yuǎn)容易導(dǎo)致引弧 不成功，而且會(huì)失去保護(hù)氣在電弧區(qū)域形成保護(hù)層的作用，并且導(dǎo)致大量氣孔，嚴(yán)重影響焊 接質(zhì)量。確保所有焊槍的焊接電源都是可控的，調(diào)整焊接起始位置，然后開始焊接。在焊接 的過程中，由于焊縫的不一致性，有些焊縫高低不平，坡度和深度也不一樣，需要焊接工人 通過姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整焊槍最佳的焊接位置。
[0004] 通過對(duì)行走速度和送絲速度的控制來(lái)控制焊接電流，焊接電流不能太大，由于是 橫焊，如果焊接電流太大，一方面導(dǎo)致熔池里的液態(tài)金屬下墜，導(dǎo)致瘤狀，影響下一條焊道 的焊接，另一方面影響焊接品質(zhì)。
[0005] 每條柔性軌道掛單個(gè)或多個(gè)焊接小車，每個(gè)焊接小車上安裝一把或者兩把焊槍， 這樣每個(gè)焊接小車只負(fù)責(zé)半個(gè)圓或者四分之一圓的焊縫。在兩把焊槍同時(shí)工作的情況下， 需要對(duì)兩把焊槍的相對(duì)位置作更細(xì)微的調(diào)整，確保兩條焊道不會(huì)相互影響。這樣一趟半圓， 就能直接焊好兩條焊道，提高了工作效率。兩個(gè)焊接小車同時(shí)焊接，焊接工人只需要操作自 動(dòng)焊接系統(tǒng)，不時(shí)調(diào)整焊槍位置。
[0006] 但現(xiàn)有的焊接自動(dòng)控制系統(tǒng)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接過程的精準(zhǔn)控制，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量差、 焊接效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的焊接自動(dòng)控制系統(tǒng)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接過程的精準(zhǔn) 控制，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量差、焊接效率低的問題，提供一種粗管對(duì)焊自動(dòng)控制裝置及該控制裝置 的控制方法。
[0008] 本發(fā)明所述的粗管對(duì)焊自動(dòng)控制裝置包括三個(gè)直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8、三個(gè)電機(jī) 9和兩個(gè)焊接電源，其中一個(gè)電機(jī)9作為行走電機(jī)，用于帶動(dòng)焊接小車沿柔性軌道運(yùn)動(dòng)，另 外兩個(gè)電機(jī)9作為送絲電機(jī)，控制兩個(gè)焊槍的送絲速度；三個(gè)直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8分別用 于驅(qū)動(dòng)三個(gè)電機(jī)9,兩個(gè)焊接電源用于為兩個(gè)焊槍提供工作電源；
[0009] 所述的粗管對(duì)焊自動(dòng)控制裝置還包括兩個(gè)單路直流電壓變送器1、兩個(gè)交流電流 傳感器2、預(yù)送氣設(shè)置電路4、延時(shí)送氣設(shè)置電路5、焊接控制器6、兩個(gè)電磁閥3、顯示裝置 7、電源控制器10、變壓器11和直流控制電源12 ;
[0010] 其中，兩個(gè)單路直流電壓變送器1、兩個(gè)交流電流傳感器2、焊接控制器6和三個(gè)直 流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8位于焊接控制箱內(nèi)，電源控制器10和變壓器11位于電源控制箱內(nèi)；
[0011] 所述的焊接控制器6和電源控制器10均采用C8051RM0單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；
[0012] 所述的三個(gè)電機(jī)9均為直流微電機(jī)；
[0013] 所述的三個(gè)直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8均為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0014] 所述兩個(gè)單路直流電壓變送器1分別用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)焊槍的輸入電壓，兩個(gè)單路直 流電壓變送器1的電壓檢測(cè)信號(hào)輸出端分別連接焊接控制器6的兩個(gè)電壓檢測(cè)信號(hào)輸入 端；
[0015] 兩個(gè)交流電流傳感器2分別用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)焊槍的輸入電流，兩個(gè)交流電流傳感器 2的電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出端分別連接焊接控制器6的兩個(gè)電流檢測(cè)信號(hào)輸入端；
[0016] 預(yù)送氣設(shè)置電路4的信號(hào)輸出端連接焊接控制器6的預(yù)送氣時(shí)間信號(hào)輸入端；
[0017] 延時(shí)送氣設(shè)置電路5的信號(hào)輸出端連接焊接控制器6的延時(shí)送氣時(shí)間信號(hào)輸入 端；
[0018] 焊接控制器6的兩個(gè)送氣控制信號(hào)輸出端分別連接個(gè)電磁閥3的控制信號(hào)輸入 端；
[0019] 焊接控制器6的顯示信號(hào)輸出端連接顯示裝置7的信號(hào)輸入端；
[0020] 焊接控制器6的兩個(gè)啟動(dòng)控制信號(hào)輸出端分別連接兩個(gè)焊機(jī)的啟動(dòng)控制信號(hào)輸 入端；
[0021] 電源控制箱用于為粗管對(duì)焊自動(dòng)控制裝置提供工作電源，變壓器11將輸入的 220V交流電壓轉(zhuǎn)換成36V交流電壓，為電源控制器10提供工作電源，直流控制電源12將輸 入的220V交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，為三個(gè)電機(jī)9提供工作電源，電源控制器10的兩個(gè)焊 接電源控制信號(hào)輸出端分別連接兩個(gè)焊接電源的控制信號(hào)輸入端；
[0022] 電源控制箱與焊接控制之間通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0023] 所述的電源控制器10內(nèi)嵌入由軟件實(shí)現(xiàn)的電源控制模塊，該控制模塊包括以下 單元：
[0024] 自動(dòng)焊接模式判斷單元：判斷接收到的模式選擇信號(hào)是否為自動(dòng)焊接模式信號(hào)， 并在判斷結(jié)果為是時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)控制單元，在判斷結(jié)果為否時(shí)啟動(dòng)半自動(dòng)控制單元；
[0025] 電壓電流控制單元：接收焊接控制器6通過CAN總線發(fā)來(lái)的電壓和電流信號(hào)，并根 據(jù)該信號(hào)控制直流控制電源12產(chǎn)生相應(yīng)的電壓和電流；
[0026] 所述焊接控制器6內(nèi)嵌入由軟件實(shí)現(xiàn)的焊接控制模塊，該控制模塊包括以下單 元：
[0027] 自動(dòng)控制單元：自動(dòng)控制行走電機(jī)的行走速度和送絲電機(jī)的送絲速度、以及兩個(gè) 電磁閥3的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過程；
[0028] 半自動(dòng)控制單元：在每次接收到用戶設(shè)定的參數(shù)之后，向相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控 制信號(hào)；
[0029] 所述的自動(dòng)控制單元包括以下單元：
[0030] 采樣單元：接收兩個(gè)單路直流電壓變送器1和兩個(gè)交流電流傳感器2發(fā)來(lái)的采樣 數(shù)據(jù)，并在該單元運(yùn)行結(jié)束之后啟動(dòng)采樣數(shù)據(jù)處理單元；
[0031] 采樣數(shù)據(jù)處理單元：對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到兩個(gè)焊機(jī)的輸入電壓和輸入電流； 并在該單元運(yùn)行結(jié)束之后啟動(dòng)顯示信號(hào)發(fā)送單元；
[0032] 顯示信號(hào)發(fā)送單元：將采樣數(shù)據(jù)處理單元處理得到的兩個(gè)焊機(jī)的輸入電壓和輸入 電流發(fā)送給顯示單元；并在該單元運(yùn)行結(jié)束之后啟動(dòng)采樣單元；
[0033] 電磁閥及電機(jī)控制單元：根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)控制兩個(gè)電磁閥3的開啟和關(guān) 閉、以及三個(gè)電機(jī)9的運(yùn)行速度；
[0034] 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)跑飛判斷單元：判斷控制模塊的運(yùn)行狀態(tài)是否跑飛，并在判斷結(jié)果 為是時(shí)重啟控制模塊，在判斷結(jié)果為否時(shí)重新啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)跑飛判斷單元；
[0035] 所述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)跑飛判斷單元采用看門狗實(shí)現(xiàn)。
[0036] 上述控制裝置的控制方法包括電源控制方法和焊接控制方法，
[0037] 所述的電源控制方法包括以下步驟：
[0038] 自動(dòng)焊接模式判斷步驟：判斷接收到的模式選擇信號(hào)是否為自動(dòng)焊接模式信號(hào)， 并在判斷結(jié)果為是時(shí)執(zhí)行自動(dòng)控制步驟，在判斷結(jié)果為否時(shí)執(zhí)行半自動(dòng)控制步驟；
[0039] 電壓電流控制步驟：接收焊接控制器6通過CAN總線發(fā)來(lái)的電壓和電流信號(hào)，并根 據(jù)該信號(hào)控制直流控制電源12產(chǎn)生相應(yīng)的電壓和電流；
[0040] 所述的焊接控制方法包括以下步驟：
[0041] 自動(dòng)控制步驟：自動(dòng)控制行走電機(jī)的行走速度和送絲電機(jī)的送絲速度、以及兩個(gè) 電磁閥3的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過程；
[0042] 半自動(dòng)控制步驟：在每次接收到用戶設(shè)定的參數(shù)之后，向相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控 制信號(hào)，并在該步驟運(yùn)行結(jié)束之后結(jié)束所述焊接方法；
[0043] 所述的自動(dòng)控制步驟包括以下步驟：
[0044] 采樣步驟：接收兩個(gè)單路直流電壓變送器1和兩個(gè)交流電流傳感器2發(fā)來(lái)的采樣 數(shù)據(jù)，并在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行采樣數(shù)據(jù)處理步驟；
[0045] 采樣數(shù)據(jù)處理步驟：對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到兩個(gè)焊機(jī)的輸入電壓和輸入電流； 并在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行顯示信號(hào)發(fā)送步驟；
[0046] 顯示信號(hào)發(fā)送步驟：將采樣數(shù)據(jù)處理步驟處理得到的兩個(gè)焊機(jī)的輸入電壓和輸入 電流發(fā)送給顯示步驟；并在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行采樣步驟；
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