多从机工频电阻焊接系统的设计

摘要

随着工业生产自动化程度不断提高，焊接设备逐渐向网络化、集成化、数字化和高效率方向发展。在现有的工频电阻焊接设备中，一般是一台焊机控制器控制一台变压器，对于需要进行多点焊接的材料，需要多台焊接变压器同时工作才能完成焊接任务。而当焊接参数值较多时，参数调整过程也非常繁琐，导致焊接效率低下。本文针对焊接设备无法进行多点焊接、参数设置繁琐、焊接效率低等问题，提出了一种多从机工频电阻焊接系统，它通过一块触摸屏可以实现对多台焊接设备进行参数设置、工作状态的监控、焊接参数记录以及故障的报警。
　　多从机工频电阻焊接系统的主焊接设备选用单相工频电阻焊机，由调整可控硅的触发角来对焊接变压器二次侧输出电流的大小进行调节。系统将触摸屏作为上位机，通过触摸屏与焊接控制器（集控中心）进行人机交换，同时集控中心又与多个驱动控制器（驱动模块）进行通信，从而达到群控焊机进行焊接工作的目的。触摸屏、驱动模块与集控中心之间采用RS485通讯方式。
　　在系统硬件设计中，采用ATmega128和ATmega8组成的双控制芯片来设计数字化控制电路，充分地发挥了ATmega128单片机存储能力、控制能力强大和ATmega8单片机成本低廉的优势。集控中心的硬件设计电路主要包括电源模块、网压采样模块、RS485通讯模块、过零检测电路、备用的输入输出口以及继电器输出接口等。驱动模块重点设计了控硅驱动电路、RS485通讯模块、脚踏开关电路、气阀电路、操作面板模块等硬件电路。将触摸屏当作人机交换界面，介绍了触摸屏的界面编写过程，触摸屏程序采用由威纶通提供的特定语言编写。
　　软件方面，介绍了系统、集控中心和驱动模块的工作流程图，并且完成程序调试。通过触摸屏给集控中心送入焊接参数，集控中心对参数进行处理，并将处理好的数据存入到EEPROM中，当给出焊接命令时，将处理好的数据发送给相应的驱动模块，控制焊接变压器进行焊接工作，减少驱动控制器的工作量，提高效率。
　　最后，本文对本次设计进行了实验测试，分别进行了焊接模式下的系统测试和监控模式下的系统测试，对触摸屏界面进行了编写和分析，并给出次级输出电流的波形图。经过长期的反复测试，表明测试系统稳定，能达到预期的设计目标。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外发展现状与趋势

1．3 课题研究目的与意义

1．4 主要的工作计划

2 系统总体设计方案和控制原理

2．1 多从机工频电阻焊接系统

2．1．1 触摸屏的介绍

2．1．2 集控中心的介绍

2．1．3 驱动模块的介绍

2．2 焊接电源主回路

2．2．1 双向晶闸管的工作原理

2．3 本章小结

3 系统硬件设计

3．1 系统硬件结构框图

3．2 集控中心硬件设计

3．2．1 单片机系统

3．2．2 电源模块

3．2．3 网压采样电路

3．2．4 RS485通讯电路

3．2．5 过零检测电路

3．2．6 备用的输入输出口

3．2．7 继电器输出接口

3．3 驱动模块硬件设计

3．3．1 驱动主电路硬件结构

3．3．2 单片机系统

3．3．3 控硅驱动电路

3．3．4 RS485通讯电路

3．3．5 脚踏开关电路

3．3．6 气阀控制电路

3．3．7 操作面板模块

3．4 本章小结

4 触摸屏人机交换和通讯协议

4．1 触摸屏介绍

4．1．1 触摸屏工作原理

4．1．2 触摸屏的特点

4．1．3 触摸屏的界面编写

4．1．4 触摸屏程序编写

4．2 通讯协议介绍

4．2．1 通讯协议

4．2．2 通讯过程

4．3 本章小结

5 程序软件介绍

5．1 系统的工作流程图

5．2 集控中心的程序流程图

5．3 驱动模块的工作流程图

5．4 本章小结

6 实验测试和结果分析

6．1 实验仪器和实验平台的准备

6．2 整机测试

6．2．1 焊接模式下的系统测试

6．2．2 监控模式下的系统测试

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

附录

致谢

作者简介及研究成果