多功能脉冲MIG焊焊接系统的设计

摘要

脉冲MIG/MAG焊是一种高质量的焊接方法，随着国家工业水平的发展，对焊接质量的要求越来越高，精确波形控制的脉冲弧焊电源已成为高端焊接电源的主流。
　　本文研制了一套脉冲MIG/MAG焊接系统，主要包括电源部分和送丝装置部分，电源部分主要包括以IGBT为率开关器件的全桥逆变主电路、以MCU加脉宽调制器件SG3525在加上专业的驱动器件M57962组成的控制硬件平台，在此平台上通过软件的变化，不同的算法变化，实现不同功能，不同丝径，不同工艺要求的焊接电源，同时，良好的人机界面也为焊接设备、焊接工艺的信息化管理打下了基础。文中详细介绍了各软硬件的实现。送丝装置部分主要包括直流电机和以TMS320F2812为控制核心的控制电路，直流电机采用了速度反馈的方式，让控制精度能达到很高，保证了脉冲过渡的稳定性。
　　本文特别针对长输管道建设工艺要求，针对性做了满足X80钢焊接工艺中的一种方案，用金属粉芯短路过渡来根焊，再用金属粉芯脉冲焊来填盖的工艺。本研究经过硬件软件架构的设计，大量实验数据的收集，不断优化硬件平台，也不断完善软件的算法，形成专家数据库。最后能实现根焊和脉冲的填盖，操作容易，性能稳定，焊缝成形效果良好，达到课题的目标。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 焊接电源的发展

1．1．1 焊接电源的发展现状

1．1．2 逆变技术在焊接电源的应用特点

1．2 功率器件的发展

1．3 数字化焊接电源的特点

1．3．1 数字化焊接电源的特点

1．3．2 数字化脉冲MIG／MAG焊接技术的研究现状

1．4 本文主要工作

第2章 脉冲MIG／MAG焊接电源的设计

2．1 多功能脉冲MIG焊的系统组成

2．2 电源拓扑结构设计

2．2．1 逆变式弧焊电源的基本原理

2．2．2 软启动电路的设计

2．2．3 全桥逆变电路拓扑的设计

2．2．4 直流母排的设计

2．2．5 开关器件的选择

2．3 焊接电源控制电路系统设计

2．4 焊接电源的PWM控制

2．4．1 工作原理介绍

2．4．2 SG3525的特点

2．5 驱动电路的设计

2．5．1 驱动电路的基本要求

2．5．2 驱动能力计算

2．5．3 M57962AL的外部特征及工作原理

2．6 本章小结

第3章 电源控制系统设计与分析

3．1 控制系统的构成

3．1．1 数字化控制系统的特点

3．1．2 数字化控制系统的总体构成

3．2 控制系统要实现的基本功能

3．2．1 特殊的短路过渡功能

3．2．2 填充、盖面焊的-脉-滴喷射过渡功能

3．3 MCU功能介绍

3．4 操作面板的设计

3．5 给定电路的设计与分析

3．6 电流检测电路的设计与分析

3．6．1 霍尔电流传感器的特点

3．6．2 电流霍尔传感器的工作原理

3．6．3 被检测电流的A／D转换

3．7 I／O接口电路的设计与分析

3．8 本章小结

第4章 软件设计与分析

4．1 控制系统的软件实现

4．1．1 长焊缝和短焊缝的时序控制

4．1．2 引弧和收弧控制

4．1．3 参数的显示

4．2 控制系统的主程序

4．3 控制系统的子程序

4．3．1 参数调整子程序

4．3．2 焊接模式选择子程序

4．3．3 焊接过程控制子程序

4．3．4 中断服务子程序

4．3．5 参数存取

4．4 本章小结

第5章 送丝装置的设计

5．1 TMS320F2812芯片简介

5．2 无刷直流电机

5．3 系统硬件构成和工作原理

5．3．1 逻辑电路

5．3．2 驱动电路

5．3．3 速度检测

5．3．4 数字式PID算法

5．3．5 数／模转换(DAC)

5．3．6 模／数转换(ADC)

5．3．7 面板控制系统

5．3．8 遥控盒

5．3．9 RS-232、RS-485、CAN模块、McBSP模块

5．3．10 SRAM

5．3．11 电源模块

5．4 系统软件设计

5．5 本章小结

第6章 脉冲MIG／MAG系统的试验

6．1 金属粉芯特殊短路过渡

6．2 脉冲焊功能的填盖焊实验

6．2．1 实芯焊丝脉冲焊

6．2．2 金属粉芯脉冲焊

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间所承担的科研任务与发表的论文

致谢

个人简历