一体化双丝脉冲MIG焊设备研制

摘要

一体化双丝脉冲MIG焊电源属于高效化焊接的一部分，提供了高效化焊接的控制方案和功率来源，通过对两路输出在编程控制下实现相位匹配，降低电弧干扰并提高焊接效率和质量，并且能应用于实际焊接工作当中。本文总结综合了国内外提供高质量焊接电源的控制方案以及能够实现高效化焊接的焊接设备，设计了一体式双丝脉冲 MIG焊设备，该设备以 DSP为核心进行一体化控制系统设计，主电路一体化集成在同一台焊接电源，实现一体化输出，在软硬件协同工作下，实现焊接电源的数字化、高精度控制输出。
　　本研究主要内容包括：⑴阐述了设计的双丝脉冲MIG焊电源设备的主电路一体化结构组成以及软开关实现过程；详述了控制系统一体化设计的硬件电路构成和功能实现过程，设计包括DSP控制系统、驱动系统和人机交互系统。DSP控制系统作为焊接电源控制中枢，实现焊接工作中数据的接收、处理和发送和两路相位输出控制；驱动系统采用电流型脉宽调制芯片UC3846并在两片555芯片的协同工作下输出四路PWM信号，通过脉冲变压器实现驱动信号输出；人机交互系统采用单片机（STC89C58RD+）为主控芯片，实现焊接参数数字化调节和焊接状态显示，并通过通信电路与 DSP控制系统进行数据交互。⑵绘制焊接程序流程图并实现控制过程的程序编程。通过VISIO软件实现DSP程序和MCU程序的流程图绘制，包括DSP主程序流程图、A/D转换流程图、PI控制运算流程图、外特性控制流程图、脉冲输出控制流程图和中断流程图以及MCU程序流程图；以流程图为基础实现控制程序的模块化编写，将编写的程序通过CCS平台静态测试程序的正确性。⑶进行焊接电源的静态系统调试工作，包括输出信号测试、驱动信号测试、保护电路信号等；通过调压器和变阻箱实现空载输出测试、采样精度测试、脉冲输出测试、PI控制参数调节以及外脉冲相位输出测试。将记录的测试数据与焊接电源初始设计要求数据进行了对比分析，主电路设计能够达到20KHz开关频率要求，空载输出和脉冲输出均能满足设计要求，具备一定抗干扰能力，能够达到多功能数字化控制，系统稳定，输出精度较高，最后针对实际实验过程中出现的问题提出了相对应的完善方案。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2双丝脉冲MIG焊的国内外研究现状

1.2.1双丝焊的优点

1.2.2国内外研究现状

1.3 课题研究目标和内容

第2章 双丝脉冲MIG焊主电路及控制系统硬件电路设计

2.1逆变主电路拓扑结构

2.2 DSP+MCU双核控制系统硬件电路设计

2.2.1 DSP主控系统硬件电路设计

2.2.2 驱动系统方案分析与电路设计

2.2.3 MCU人机交互系统

2.2.4 DSP+MCU双控系统通信电路

2.2.5 硬件抗干扰设计

2.3 本章小结

第3章 双丝脉冲MIG焊控制过程软件系统设计

3.1 DSP主控系统程序设计

3.1.1 DSP开发环境

3.1.2 DSP主程序

3.1.3 PI控制程序

3.1.4 A/D转换子程序

3.1.5 弧长控制程序

3.1.6 脉冲输出控制子程序

3.1.7 中断程序设计

3.2 MCU控制程序

3.2.1 MCU主程序

3.2.2编码器鉴相子程序

3.3 DSP+MCU双控系统通信协议设计

3.4 软件抗干扰设计

3.5 本章小结

第4章 双丝脉冲MIG焊软硬件系统调试

4.1 控制系统子模块测试

4.1.1 信号输出调试

4.1.2 保护电路测试

4.1.3 驱动系统调试

4.2 联机调试

4.2.1 空载调试

4.2.2 采样测试

4.2.3 PI参数调节

4.2.4外特性测试和脉冲相位输出测试

4.3 系统完善建议

4.4本章小结

总结

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文