双丝旁路耦合电弧MIG焊嵌入式控制系统设计及实现

摘要

双丝旁路耦合电弧MIG焊是一种新型高效焊接方法，此焊接方法的优点较多：可以提高焊接效率，可以降低母材热输入，适用于薄板焊接，可保证焊后母材的性能。但是在开环状态下焊接，两个电弧相互耦合、相互影响，使焊接飞溅增大，焊缝成形差，外界干扰因素会使母材电流发生较大波动，破坏焊接过程稳定性，使双丝旁路耦合电弧MIG焊的优势无法表现出来。本课题的任务是：设计并实现基于ARM7微控制器LPC2124的嵌入式控制系统，实现双丝旁路耦合电弧MIG焊的闭环控制。本文所做的研究工作及结论如下：
　　 分析双丝旁路耦合电弧MIG焊的控制要求，设计了嵌入式控制系统，使用仿真软件Proteus对嵌入式控制系统进行了仿真。仿真结果从原理上证明：设计方案可行，嵌入式系统可以正常运行，焊接过程可以被控制。
　　 搭建了嵌入式控制系统的硬件平台并编写了软件程序，硬件平台包括：基于LPC2124的主控板、焊接参数显示模块和基于AT89C52的焊接送丝调速板。三块电路板采用总线结构连接，可以进行基于RS485的串行数字化通信。系统的程序采用C语言编写，采用增量式PID算法对旁路送丝速度进行控制，系统通信协议选用Modbus协议，采用12864液晶显示模块实时显示焊接参数。
　　 搭建了双丝旁路耦合电弧MIG焊焊接系统和数据采集系统，对嵌入式系统进行联合调试，并采用本课题设计的嵌入式系统控制双丝旁路耦合电弧MIG焊进行焊接试验，试验包括：基于弧压反馈的焊接过程稳定性试验和基于电流控制的焊接过程稳定性试验。试验结果证明：本课题设计的嵌入式系统可以实时反馈旁路弧压，调整旁路送丝速度，保证旁路弧长稳定；还可以实时调整旁路电流，使母材电流稳定。两方面综合控制，保证了双丝旁路耦合电弧MIG焊的焊接过程稳定进行，焊缝成形良好。