[發明專利]全數字化數控逆變焊機

無效

• 申請號: 200810042932.7
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101362245A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 葉玲平
• 申請（專利權）人: 葉玲平
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;G05B19/18
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種焊接技術領域的裝置，具體是一種全數字化數控逆變焊機。

背景技術

近十年來，現代電力電子技術、計算機微電子信息和自動化控制技術的發展，極大地推動了焊接設備控制技術和自動化水平的提高，然而弧焊設備的研究和制造水平與正在蓬勃發展的國民經濟仍不相適應。在產品的品種、樹立、質量、性能和自動化程度等方面還遠遠不能滿足各部門的使用要求，特別是高速、高效、高性能的數字化控制的焊接設備方面，跟國外還有很大的差距。

傳統逆變焊機的電源電路結構如圖1所示，圖中C虛線框中的電子控制系統和D虛線框中給定反饋系統作為逆變弧焊電源的主控制系統，通過將電弧電壓、電流值與給定的電壓，電流值進行比較放大，利用PWM控制器產生和調節驅動脈沖，控制電子功率開關的通斷，從而達到控制電弧的電壓、電流輸出。

模擬控制技術經過20多年的應用和發展，已經非常成熟，但其存在很多固有的缺點：控制電路的元器件多，電路復雜，所占的體積大；靈活性差，硬件電路設計好后，控制策略就無法改變；由于所采用器件特性的差異，致使電源一致性差，調試周期長；由于模擬器件的溫度穩定性和老化問題，使得模擬器件的控制精度降低，可靠性下降；模擬器件工作點的漂移，導致系統參數的漂移；很難實現逆變電源的并聯。

雖然目前國內已經出現不少數字化焊機，大都是在焊機電源主電路中采用數字化電子功率開關器件，如MOSFET或IGBT，也有在控制電路中采用MCU(單片微處理器)或DSP(數字信號處理器)為核心，鑒于單片微處理器和DSP的局限性，只能實現焊機的部分數字化，即模擬和數字并存。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種全數字化數控逆變焊機，使其通過提高焊機電源的控制精度、可擴展性及可靠性，實現焊機功率因數的大幅度提高，開發出生產高效、智能、先進的全數字化數控逆變焊機。

本發明是通過如下技術方案實現，本發明包括：電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、ARM微處理器、IGBT驅動模塊、人機界面液晶顯示模塊，按鍵輸入模塊和保安動作識別模塊，其中：

電流信號處理模塊和電壓信號處理模塊分別采集焊接的電流和電壓，并將電流和電壓信號統一為0至1V的直流信號，輸給ARM微處理器；

ARM微處理器將電流信號處理模塊和電壓信號處理模塊輸入的模擬信號轉換為數字信號，根據測量得到電流和電壓產生PWM(脈寬調制)脈沖信號，PWM信號傳輸給IGBT驅動模塊；

IGBT驅動模塊將PWM脈沖信號轉換為能夠直接驅動IGBT管工作的信號，從而控制逆變器的輸出；

人機界面液晶顯示模塊通過ARM微處理器的外部數據地址線與ARM微處理器連接，ARM微處理器將焊接工況和歷史記錄等信息輸出到液晶顯示器中顯示；

按鍵輸入模塊將按鍵信息轉換為高低電平信號，同時產生按鍵中斷，通知ARM微處理器讀取按鍵信息并做出響應動作，實現外部數據的輸入，與人機界面液晶顯示模塊互動工作，實現人機互動；

保安動作識別模塊利用中斷實時檢測報警信號，判斷報警內容并按照保安動作規定向ARM微處理器的IO端口，ARM微處理器輸出控制信號保護焊接設備和焊接人員安全，并將報警內容傳輸給人機界面液晶顯示模塊顯示。

所述ARM微處理器，其中的A/D轉換器將模擬電流、模擬電壓信號輸入以數字量的形式讀出，并得到實時的電流電壓值。

所述ARM微處理器，其實現焊接電源外特性控制功能，將PWM脈沖信號輸入到IGBT驅動模塊，完成對弧焊電流、電壓的精確控制。

所述ARM微處理器，通過計時器和邏輯標志，實現焊接工藝時序精確控制，根據焊接工藝的時序要求，實現送氣、引弧、維弧、短路過渡等工作。

所述ARM微處理器，其利用通信設備，接收來自PC或其他設備的通信指令，分析通信內容后做出相應的回應，并提供焊機狀態查詢、焊接工藝參數的設置等功能。

所述ARM微處理器，其實時檢測保安動作識別模塊產生的報警信號，控制IGBT驅動模塊做出保安動作，同時將報警信息輸出到人機界面液晶顯示模塊。

所述ARM微處理器，其負責人機界面和鍵盤輸入的互動，實現菜單切換，設定值輸入，將焊接工況和歷史記錄等信息輸出到人機界面液晶顯示模塊中顯示。