数字化逆变气保焊机的发展方向及控制及优点

数字化逆变气保焊机的发展方向及控制及优点

          数字化逆变气保焊机的发展方向及控制及优点,焊接电源经历了变压器抽头式硅整流焊机、磁放大器式整流焊机、可控硅整流焊机、逆变焊机等几个阶段。逆变焊机自80年代出现后，由于其高效节能、轻巧省料和控制性能好等特点而成为国内外研究开发方向。随着单片机、DSP控制技术的发展，焊机的控制已从模拟控制转向数字化控制。由于控制精度和灵活性的提高，可实现对熔滴过渡的精细控制，目前以DSP实现数字信号处理的新型数字化焊接电源已经成国内外焊接工作者研究的主要领域之一。随着数字化控制技术的发展，焊接电源已不再是单纯的焊接能量提供源，还应具有数字操作系统平台、多特性适应调整、送丝驱动外设及接口、焊接参数动态自适应调整、过程稳定质量原评定、保护及自诊断提示以及远程网络监控、生产质量管理等功能。

        逆变技术的出现为焊机的主电路数字化提供了条件。焊接电源从模拟式焊机发展到逆变式焊机，实际上是完成了主电路从模拟到数字化的跨越。在数字化主电路中，功率开关器件工作在开关状态，其功率损耗大大降低, 效率达90%以上。主电路形式包括全桥、半桥、单端、斩波等多种形式，以及这几种形式的组合。一般采用PWM （脉宽调制）控制策略，来达到控制输出功率的目的。功率开关器件多为IGBT，逆变频率20kHz或更高，保证基值电流期间，最小电流可达10~20A；脉冲电流上升率可达100A/100μs。因此在焊接工艺过程中可以更快地调节电弧电流或电压，满足焊接工艺的要求。功率器件的工作方式有硬开关工作方式和软开关工作方式。相比之下，软开关工作方式开关器件上的开关应力几乎消除，可靠性显著提高。在逆变电源中采用换流支路、大的超前臂并联电容，形成一种新的移相软开关拓扑形式，实现全负载范围内的软开关, 最大限度地提高电能转化效率，使逆变电源效率提高至89％及以上。

         以单片机、DSP（或FPGA）为核心，根据焊接工艺要求构建数字化控制系统，完成焊接数据采集和处理，检测焊接过程，精确控制电弧。焊机具有多种输出特性，可一机多用，具有友好的操作界面，方便操作者使用, 内置专家系统，实现不同材质、不同直径焊丝的焊接。数字化控制使焊接电源具有更好的灵活性。模拟系统的配置和增益是由阻容网络硬件所决定的，因此一旦确定就很难改变，而在数字化控制系统中，只要改变软件，则很容易实现柔性控制。

          数字化控制使焊接电源具有更好的稳定性,模拟控制系统由电阻、电容等分立元件组成，而模拟元件的参数一般都存在一定精度和温度漂移。数字化控制使焊接电源存储成功的经验数据，便于操作。专家系统是将众多成功的焊接规范以数据库的形式存储到计算机中，每一条数据都包含诸多信息，如焊接方法、母材、板厚、送丝速度、焊接电流、焊接电压等。当操作者输入某几项参数后就可以查询到最佳的焊接规范。

         数字化焊机具有远程控制功能通过485通讯接口或者CAN总线等现场总线接口，可实现焊接自动化、网络化，具有焊接质量监控、在线升级等功能。随着科技的进步，焊接技术及工艺也有了很大的提升。但对焊接工艺的执行效果却没有很好的监督方法。焊接设备的网络监控恰恰可以很好地解决这一难题。系统包括计算机和焊机两大硬件组成。一般采用RS-232、RS-485、USB、CAN和以太网，进行数据传输，网络化管理系统结构。在高速率、大数据量的通信方式的支持下，可以进行焊机与机器人的深度集成，即省略焊机的控制面板，而将焊机控制面板的所有功能集成于机器人的操作界面中，由机器人控制焊机的所有参数和焊机控制面板能够完成的各项操作。这样的集成方式不仅使机器人焊接系统操作更加的简单方便，而且更能提高焊接的响应速度, 提高焊接接头质量。

                                                                                                                                                             本文作者：逆变焊机    http://www.bjdr-t.com