环管弧焊接现场总线控制系统的设计与实现

摘要

环管弧焊接自动焊接系统是海洋石油钻探中固定桩的一个主要辅助设备，包含机械和电气控制部分，电气控制是核心部分。本论文主要是讲解电控系统的设计与实现。电气部分作为整个机电一体化的核心部分，主要由电源控制箱和焊接控制箱组成。这两部分用现场总线连到一起，形成一个现场总线控制系统。
　　系统电气部分分为硬件和软件两个部分，硬件部分使用了C8051F040单片机作为主控芯片，再加上电机驱动器、电压电流传感器以及其他功能模块构成。另外还设计了系统的硬件电路，包括相关模拟量的处理电路设计、光电隔离电路的设计以及电机差分信号电路的设计。软件部分利用C语言作为编程语言，程序包括AD采样、CAN总线通信、行走电机控制、送丝电机控制、焊接电压控制。
　　本论文分别从控制原理，系统方案设计，硬件电路设计，软件设计和系统调试各个方面论述整个系统的设计和调试过程。通过现场调试，达到了设计要求。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 课题研究意义

1．3 论文研究的主要内容

第2章 系统控制基础

2．1 焊接原理

2．2 环管自动焊接控制原理

2．3 CAN总线技术

2．4 本章小结

第3章 系统总体方案设计

3．1 总体设计

3．2 焊接控制箱系统

3．2．1 方案确定

3．2．2 焊接控制箱功能设计

3．3 电源控制箱系统

3．3．1 方案确定

3．3．2 电源控制箱功能设计

3．4 本章小结

第4章 电控系统的硬件设计

4．1 电压和电流处理电路设计

4．2 隔离电路设计

4．3 电机差分信号电路设计

4．4 电压给定电路设计

4．5 本章小结

第5章 电控系统软件设计

5．1 软件流程图设计

5．1．1 焊接控制箱流程设计

5．1．2 电源控制箱流程设计

5．2 主要程序及说明

5．2．1 CAN总线通信调试

5．2．2 CRC校验

5．2．3 滑动窗口滤波算法

5．3 本章小结

第6章 系统调试

6．1 实际调试分析

6．1．1 CAN总线报文格式拟定

6．1．2 电机调试

6．1．3 电压电流传感器调试

6．1．4 焊接引弧和断弧调试

6．2 方案分析及优化

6．2．1 电缆损耗问题

6．2．2 电机随动问题

6．2．3 电流闭环问题

6．3 系统集成

6．4 环管自动焊接系统具体组成

6．5 操作方法与注意事项

6．6 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

声明