TIG管焊机焊接电流微机控制系统
摘要应用单片机技术,通过抛物线拟合算法获得平滑的焊接电流规范参数曲线.买现叠
位置TIG营焊机焊接电流的平滑调节.改变往的焊接电流参数分段控制模式.从而精确控制
电弧能量及其分布.叠文舟绍了这种控制系统的硬件结构却软件
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
框图,主要抗干扰措施.
主题词焊接量掌控制系统诺文机)鲰,移丁z
l引言懈卉制造方面还存在许多不足之处….一些对焊
在电力,冶金,石油,化工等各工业部接质量要求较高的
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
,仍主要依靠进口自动
门,管道焊接是制造安装过程中的关键环节,焊接设备完成焊接.为了提高全位置焊接技术
由于焊接量大,对焊缝的密封性能和力学性能的自动化水平,满足管道建设工程的高
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
技
要求高,采用手工焊工艺进行焊接时,存在术要求,加强全位置自动焊接设备的开发研究
着质量难以保证,生产率低,劳动强度大等同是我国焊接技术的一个发展方向.
题,迫切需要采用优质高效的自动焊管工艺和2全位置TIG焊控制
原理
设备.近年来,国内在全位置自动焊接领域中在全位置管一管焊接工
艺过程中,处在不
开展了不同
内容
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
的研究工作,但在设备设计,同的焊接位置时,熔池中
液态金属所受的重力
的污染,必须对树脂磨具材质进行台理选用.
鉴于国内,外磨具制造标准的差别,针对国内
所能满足醋酸项目关键部位设备,管道安装的
具体要求.只有按树脂磨具的技术特征.确定
磨料材质的化学成分.才能实现正确的选用.
所以,我们采用德国制造TIVSPECTRACE
9277型光谱分析仪对准备采用的各类树脂磨
具(砂轮片)进行了化学成分检测,它们的元
素成分和含量如下.
(1)荷兰制造的用于不锈钢材料,不含铁
和硫材料的树脂磨具:
Zr0.07%Sn7.96%
(2)法国制造的用于碳钢材料的树脂磨
具:
Ti0.09%Fe4.68%Zr0,06%
Sn10.67%
(3)国产棕刚玉树脂磨具:
Til,17%Cr0.481%Fe3.95%
Zr0.1%Nb0.01%Sn8.21%
(4)国产白刚玉树脂磨具:
Sn4.43%,4.91%
3工程应用情况
通过对不锈钢,哈氏台金,锫材以及与之
相匹配的树脂磨具的化学成分的比较,达到了
各类材料在安装加工过程中不被污染目的.我
公司在中英合资项目醋酸核心装置安装中,对
国产GB2478—83一级棕刚玉和GB2479—83
自尉玉磨料制的树脂砂轮片分类使用,达到了
国外专利技术对不锈钢,哈氏台金,锫材用于
现场切割或坡口清理及打磨的质量要求,固此
节省了加工锫,哈氏台金材料所需的进口树脂
磨具的昂贵费用,同时提高了设备制造和现场
安装的辅材国产化水平.
最终选择的用于该工程不锈锕,哈氏合
金,锫材现场安装的国产树脂砂轮片的磨料分
别是:不锈钢材料用国产棕刚玉(一级棕刚
玉),哈氏合金,锆材用国产白刚玉.
(编辑田哲修改稿崆稿日期2000—04—24)
30石油工程建设2000年6月第3期
对焊缝的形成所起的作用极不相同,而且是不
断变化的,要想得到既要完全焊透,又无塌
陷,咬边和焊瘤等缺陷的均匀一致的焊缝,就
必须在焊接过程中通过不断地改变焊接规范,
调整电弧的热输入和作用力,熔池的体积和流
动性.以便补偿重力变化所带来的影响.因
此,实现全位置管一管焊接的主要技术关键在
于控制金属熔池.
TIG焊采用脉冲技术,在同样的平均电流
作用下可获得较大的熔深,在脉冲电流期间电
弧可深入熔透.母材在脉冲电流作用下熔化,
金属熔池迅速扩展.并在其自身重力,
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
面张
力和电弧压力等作用下形成一定的形状,在随
后的基值电流期间,熔池迅速凝固,形成焊
点,经过这种周期性过程就形成了焊缝.由于
脉冲TIG焊具有较宽的电流调节范围,通过
脉冲参数的调节,可精确控制电弧能量及其分
布,从而对熔深体积和形状进行精确的控制,
能较好地实现全位置管一管焊接.传统的焊接
接规范参数的调整比较粗糙.要在整个圆周上
获得熔透均匀,成形良好的焊缝,就必须保证
焊接规范参数的平滑调节.以实现电弧能量及
其分布的精确控制.
为了实现全位置焊接电流的精确控制,将
整个圆周分为12个区段,通过微处理机采用
一
定的运算模式,形成沿整个圆周均匀变化的
焊接电流规范参数曲线.在焊接过程中.通过
检测焊炬所在圆周的空间位置信息,实时调整
相应的脉冲电流大小,脉冲电流时间,基值电
流大小,基值电流时间以及电流的递增和衰减
时间,实现规范参数的平滑调节.因此,只要
各规范参数匹配适当,在焊接过程中随着管子
圆周上各焊接空间位置的变化.对各规范参数
进行自动程控,就能够获得熔透均匀,外观良
好的焊缝.
3控制系统硬件
控制系统硬件部分包括TIG弧焊电源,
焊接小车伺服系统,微处理机系统及各控制接
电流规范参数控制模式是采用分段控制,其焊口电路,其体结构如图
1所示.
8031
蕞
扯
直
墨
INTO
T1
1”0
TIG弧焊电源配用晶闸管式直流焊机YC
一
300TSPVTA,电流控制范围为5,300A,
通过实测,控制电压u与焊接电流j的近似
关系式为:
UK=0.018I~一0.044
为了实现焊接空间位置的准确检测,在焊
接小车旋转伺服驱动电机同轴上装置了一个光
电脉冲发生器,通过检测脉冲数来获取焊炬所
在圆周的空间位置信息.焊接小车伺服控制系
统采用PWM技术,并配用小型快速响应的直
流伺服电机.以获得较宽的频带,同时有利于
提高调速系统的控制性能.实现快速动作和高
精度随动.为了获得较高的稳速性能,调速控
制电路中采用光电脉冲发生器作为速度检测元
件,通过速度检测电路获得与速度相应的脉冲
信号作为速度反馈量,实现控制系统的闭环控
制.伺服控制系统整定为I型二阶系统,这样
既可以保证系统具有一定的抗扰动能力,又可
2000年6月第3期TIG管焊机焊接电流微机控制系统
以做到小超调量.微处理机系统采用MCS一
51单片机作为微控制器,为了适应整个控制
系统的应用要求,对单片机系统进行了必要的
功能扩展,其中外扩了16KEPROM,3×8K
RAM,I/O接口电路和定时/计数器电路,通
过i/o接口电路和光电隔离后送入焊接电源
控制板,并采用专用可编程键盘显示接口芯片
Intel8279,配有30个编程按键,6个控制按
键和16位数码显示器.操作人员通过键盘可
实现整个系统的初始化状态调整,焊接过程中
的控制和标准参数的设置.为了减少一些重复
性工作,设置的标准参数可以长期保存,机内
可存储50套标准参数.在焊接过程中,由数
码显示器动态显示焊接位置,焊接电流和焊接
速度.可编程计数器8253有三个16位计数
器,共有六种不同的工作方式.计数器0用作
定时功能,计数器1用作事件计数器.
4控制软件设计
系统控制软件采用模块程序设计技术.软
件功能包括两大类:一类是监控程序,专门用
于协调各执行模块,完成系统自检,初始化,
处理键盘命令和接口命令,实现人机会话;另
一
类是完成各种实质性的执行功能,包括参数
预置,控制,焊接规范参数曲线的形成等.为
了实现焊接电流的均匀调节,采用抛物线拟合
算法f2形成连续的焊接电流规范参数曲线,
整个圆周共有12个曲线拟合点(12区段),
每个拟合点的焊接电流规范参数包括脉冲电流
I…,脉冲电流持续时间T基值电流J一,
基值电流持续时间T.为了便于微处理机上
的实现,分6次进行逐次线性插值.其程序设计
思想如下.
设已知三个节点(xo,Y0),(X.,Y.),
(x2,)及插值点的x值.
第一步:过点(xo,Y0)和(X,Y】)
作直线,即
V一V
Lo1=Y0:(x—X0)(1)
第二步:过点(,Y0)和(,)
作直线Im,即
Lo2=YnY2-Yo(x—
xo)(2)
第三步:将(Xl,Lo1)和(x2,t.o=)也
理解为点,过该两作直线,即
i21(x—Xt)(3)
把(1)式和(2)式代入(3)式,得
Lot2=Y.+Y1-Yo(x一
)+
r—Y0
IX2一
L
Y1一]
Xl一1(x一)(0)(x—X】)(4)
XJ
显然,】2是关于x的二次函数,井满足
原已知点的关系:
t.o12(X,)=Y(i=0,1,2)
所以.2就是所求的二次插值多项式,
式(1),(2)和(3)都是线性插值的点斜式
表达式,因此,可以调用线性插值子程序.其
中x表示圆周上各空间点的位置,Y为控制
电流规范参数(脉冲电流J脉冲电流持续
时间T—,基值电流I…基值电流持续时阉
丁,).为了提高插值精度,采用三字节浮点
运算,参与插值运算的数据首先转换成规格化
浮点数.
MCS一51单片机内部有两个定时器,通
过编程可设置为定时或计数功能.定时器
输入脉冲来自于接口芯片8253的OU引脚,
主要用于昧冲电流持续时间丁和基值电流
持续时间丁,的定时功能,定时输入脉冲由
4MHz基准时钟通过CD4040十二级串行计数
器分频后获得.定时器T.输入脉冲来自于接
口芯片8253的OUT引脚,其输入脉冲来自
于旋转驱动电机同轴上的脉冲发生器,主要用
于采取焊接位置信息,以实现焊接规范参数的
实时调整,定时器T.和T中断程序框图如图
2所示.
?
32石油工程建设2000年6月第3期
田2定时鑫Tnc左}和Te右I中断程序框图
5系统抗干扰
尽管单片机具有较强的抗干扰能力,但置
于生产现场,仍然需要采取相应的抗干扰措施,
特别是处在焊接操作的恶劣环境中,存在着电
源干扰,交联干扰和辐射干扰等bJ,必须采取
一
定的抗干扰措施,防止各种强烈的干扰源从
不同渠道向微机控制系统的干扰.本控制系统
主要从以下几方面采取相应的抗干扰措施.
(1)电源系统的抗干扰:向单片机和0接
口电路提供优质电,是抑制电源系统干扰信号的
关键.本控制系统采用抗干扰能力强的STD优
质稳压电源供电.为了改善滤波效果,在各控制
板上除了采用大容量电解电容外,还并接了小容
量电容以抑制高频纹渡,对一些重要的半导体芯
片电源采取了单独的电容滤波.对各执行机构采
用CR方法,抑制动作回馈干扰.
(2)屏蔽技术:空间感应的抗干扰主要来
源于电磁场在空间的传播,解决这类干扰的有
效办法是通过良好的屏蔽和正确的接地措施.
为此,将单片机应用系统和所有电路控制板装
置在一个屏蔽控制箱内,避免外部的静电感应
和电磁感应干扰.对各控翩连线均采用带屏蔽
层的电缆,并且将信号地和功率地分开.
(3)光电隔离:为了提高过程通道的抗干
扰能力,采用光电隔离技术实现信号传递和电
气隔离,通过隔离级的作用切断单片机系统与
输入输出通道电气的直接联系,将单片机系统
与外设电路在电气上隔离开,以防止干扰信号
通过线路串入而影响单片机系统的正常工作.
(4)软件设计上采用了指令冗长,软作陷
阱,抖动干扰抑制和指令复执等设计技术.使
系统控制软件具有较好的容错性.
6结论
选用外径为159ram的Q235钢管进行全
2000年6月第3期石油工程建设
摘要介绍为海洋工程施工而研制成功的”桩管横耳缝co2自动焊接
装置”及海上焊接
技术.该装置由焊接电源模块和操作室模境均威,采用该技术焊接速
度怯且不受海上环境的影
响,解-袅了长期以来困扰海上施工的桩菅焊接难题,.
},i
主题词兰桩兰筮设备堕暂,宦{砰f/
1概述段,每段的长度为25—30m,为了便于现场对
在海洋固定平台的建造中,一般需要打导接,在预制段的端部连接处,焊有桩舌.通
管桩;在海底管道系统的施工中,一般需要打常,桩管的安装程序是:一
平台立管独立桩和登陆立管独立桩;在其它海(1)浮吊上的起重机把第一段桩管及打桩
洋工程建设项目的施工中,也经常需要打独立机吊起,定位后,打桩机将第一段桩管打人海
桩.也就是说,海工建设项目的施工离不开打底.
桩.为了确保工程质量,加快施工速度,必须(2)在离该段桩管顶面约lm处,焊上临
研究和采用比较先进的海上桩管安装技术.该时操作平台,焊接工人可在其上完成桩管的组
技术主要包括桩管定位,打桩和焊接,经过几对和焊接.
年的科研攻关和技术引进,我们已基本解决了(3)吊起另一段桩管,将其端部桩舌插入
桩管的定位和打桩问题,桩管的海上焊接问题第一段桩管内并找正,再把两段桩管焊接在一
就成了我们的主攻方向.起.焊后继续打桩,直到把桩管打到设计深度
在埕岛滩海油田,海水深度5,18m,通为止.
常桩管的直径为900,1600ram,长度为50,采用传统手工电弧焊工艺,4名焊工站在
80m,入泥深度为25,50m,海平面以上为临时平台上,完成一个D1600×30ram桩管
lOm左右.的焊接,需要连续工作8,10h.这种焊接工
进行海上施工前,先把桩管预制成2,3艺不仅焊接质量难以保证,而且劳动强度大,
位置焊接试验,结果表明:只要合理选择接头分布,从而对熔池体积和形状进行精确控制.
圆周上相应位置的焊接规范参数,就可以在整(2)控制系统从硬件,软件两方面采取了
个圆周上获得光滑,细腻,美观的鱼鳞纹状焊一系列抗干扰措麓,系统工作稳定可靠.
缝.参考文献
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尊篓|焊接规数段控制模苎,通:计算樾西安如过抛物线拟合算法形成焊接电流规范参数的平
士学出崾杜.m
滑曲线,实现了全位置管一管TIG自动焊焊3彪尚文.关于氲孤焊机抗干扰问鹿的探讨.电焊机.
接电流的平滑调节,可精确控制电弧能量及其1996{2】(收稿日期
2000一Ol一13)
《石埔工蠢|设》自1995年蕾一奠目工蠢累引EiPageOne数据库取
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