集成式弧长跟踪控制系统及控制方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，具体的说，是一种集成式弧长跟踪控制系统及控制方法。

背景技术：

在焊接行业中，典型的组合焊接工艺主要有两种形式：一种形式为氩弧焊打底，气保焊填充盖面；另一种形式为等离子弧焊打底，氩弧焊填丝盖面。由于组合焊所带来的焊缝外观成型好、焊接质量稳定、焊接效率高等显著优点，最近十年，组合焊接方式在制造业中应用越来越多，特别在压力容器、燃气管道焊接中已成为首选的焊接工艺方法。两种工艺形式都可以良好的实现单面焊接，双面成形。无论是等离子弧焊，还是钨极氩弧焊，在自动焊接过程中，由于工件表面高度变化的不确定性和焊接热变形的存在，焊接电弧弧长是变化的，焊接电弧弧长的变化影响到焊接的质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集成式弧长跟踪控制系统及控制方法，用于解决现有技术中由于工件表面高度变化的不确定性和焊接热变形的存在，引起焊接电弧弧长的变化影响到焊接的质量的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种集成式弧长跟踪控制系统，包括输入端与焊机正、负极引线连接的弧压采集变送电路板，所述弧压采集变送电路板的输出端依次连接电压隔离传感器、模拟量输入模块和plc控制器，所述plc控制器还连接有人机交互界面和步进电机，所述步进电机用于带动机头上的焊枪移动。

电焊机工作时，焊枪和工件之间的距离产生弧压，等离子弧或者氩弧焊接时，电弧长度与电弧电压存在正比关系：电弧拉长，弧压升高；电弧压短，弧压降低；这样的变化在一定范围内呈线性关系。弧长跟踪系统通过把实时采集的有效弧压与基准弧压进行比较，得到升高或者降低焊枪的依据，同时控制步进电机，使焊枪焊接高度(焊枪和工件之间的距离)总是与初始高度保持一致，从而保证焊接稳定性和焊缝质量。

进一步地，所述弧压采集变送电路板包括依次连接的弧压采集模块、高频滤波模块和降压处理模块。

进一步地，所述降压处理模块用于将高频滤波后的弧压变换成0-10v区间的直流电压信号并输出。

进一步地，所述人机交互界面用于显示当前弧压反馈和用于输入弧长跟踪参数，并传递给plc控制器。

进一步地，所述弧长跟踪参数包括弧压基准、跟踪速度、动态调节、死区范围、灵敏时间、弧压上限和弧压下限。

一种集成式弧长跟踪控制方法，包括：

步骤s100：实时采集的弧压与基准弧压进行比较；

步骤s200：分析并根据分析结果控制步进电机带动机头上的焊枪移动。

进一步地，所述步骤s100具体包括：

步骤s110：采集焊机正、负极的弧压，并进行高频滤波和降压处理后，变换成0-10v区间的直流电压信号输出；

步骤s120：将0-10v弧压模拟信号转换成数字量信号并输入plc控制器；

步骤s130：plc控制器计算出当前的弧压值，并与基准弧压进行比较。

进一步地，所述步骤s200具体包括：

步骤s210：若当前的弧压值低于基准弧压，根据弧压与弧长的线性关系，计算出焊枪应该移动的距离，并根据设定的跟踪速度，控制步进电机的速度和转动时间；

步骤s220：步进电机在plc控制器控制下带动机头上的升降滑块移动，带动焊枪升高或降低，直到plc控制器发出停止信号。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明中的弧压采集变送电路板、电压隔离传感器、模拟量输入模块、人机交互界面、plc控制器等全部集成在专机主控柜里，且相关参数全在人机交互界面上设置、修改，并可就近监控，操作、使用方便。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为人机交互界面的跟踪参数设定画面。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种集成式弧长跟踪控制系统，包括输入端与焊机正、负极引线连接的弧压采集变送电路板，所述弧压采集变送电路板的输出端依次连接电压隔离传感器、模拟量输入模块和plc控制器，所述plc控制器还连接有人机交互界面和步进电机，所述步进电机用于带动机头上的焊枪移动。

电焊机工作时，焊枪和工件之间的距离产生弧压，等离子弧或者氩弧焊接时，电弧长度与电弧电压存在正比关系：电弧拉长，弧压升高；电弧压短，弧压降低；这样的变化在一定范围内呈线性关系。弧长跟踪系统通过把实时采集的有效弧压与基准弧压进行比较，得到升高或者降低焊枪的依据，同时控制步进电机，使焊枪焊接高度(焊枪和工件之间的距离)总是与初始高度保持一致，从而保证焊接稳定性和焊缝质量。

进一步地，所述弧压采集变送电路板包括依次连接的弧压采集模块、高频滤波模块和降压处理模块。弧压采集变送电路板通过来自焊机正负极的引线，采集弧压并进行高频滤波、降压处理，变换成0-10v区间的直流电压信号输出。

进一步地，所述人机交互界面用于显示当前弧压反馈和用于输入弧长跟踪参数，并传递给plc控制器。

人机交互界面采用触摸屏，通过触摸屏设定弧长跟踪参数，plc控制器将实际弧压值与触摸屏上设定的弧压基准值进行比较，并根据触摸屏上设定的弧长跟踪参数驱动步进电机以设定速度带动焊枪上升或下降。如图2所示，弧长跟踪参数包括弧压基准(单位：v)、跟踪速度(单位：mm/s)、动态调节(单位：v)、死区范围(单位：v)、灵敏时间(单位：s)、弧压上限(单位：v)和弧压下限(单位：v)等)，如果弧压变化在死区范围内，焊枪不会上下动作；如果弧压超过限定值，plc结束跟踪和焊接。

实施例2：

一种集成式弧长跟踪控制方法，包括：

步骤s100：实时采集的弧压与基准弧压进行比较，具体为：

a1：弧压采集变送电路板采集焊机正、负极的弧压，并进行高频滤波和降压处理后，变换成0-10v区间的直流电压信号输出；

a2：0-10v区间的直流电压信号经过电压隔离传感器隔离后，输入模拟量输入模块，模拟量输入模块作为plc控制器的功能模块将已处理过的0-10v弧压模拟量信号转换成对应0-27648的数字量信号并输入plc控制器；

步骤s130：plc控制器计算出当前的弧压值，并与基准弧压进行比较。

步骤s200：分析并根据分析结果控制步进电机带动机头上的焊枪移动；

具体为：

若当前的弧压值低于基准弧压，根据弧压与弧长的线性关系，计算出焊枪应该移动的距离，并根据设定的跟踪速度，控制步进电机的速度和转动时间；

步进电机在plc控制器控制下带动机头上的升降滑块移动，带动焊枪升高或降低，直到plc控制器发出停止信号。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。