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焊接方法是传统的机械加工方法。据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。随着焊接产品质量要求的提高,对于焊接装备的要求也逐步提高。现代的焊接装备,特别是自动化焊接设备,是集焊接技术、机械技术、电子技术、计算机及网络技术等多学科于一体的自动化和数字化的高技术设备。 通过对等离子弧焊工艺过程和焊接控制技术发展现状及趋势的分析,基于自动控制理论,结合国内、外的新型控制器件和执行器件的发展,研制一种适用于筒体焊件环缝和纵缝焊接的等离子弧自动化控制系统。 根据等离子弧焊工艺过程,提出设计要求,进行控制系统的总体设计。控制系统包括:中央控制器、人机操作接口、机械动作控制单元、等离子电弧控制单元、等离子气体流量控制单元等。随后,对影响焊接质量的弧长调节环节分析,找出电弧长度与焊接电压的关系。据此,通过对于焊接电压的检测和控制间接控制电弧长度。建立弧长调节环节的数学模型,在时域范围内,对该模型进行研究和仿真。引入PID控制器,提高弧长调节环节的响应速度和稳定性。接着,根据焊枪水平和垂直位置调整、焊枪摆动、工件旋转等机械动作控制单元的技术要求,通过惯量折算方法和工程经验,选用合适的交流伺服驱动系统和交流变频驱动系统等作为驱动器件,设计机械动作控制单元的硬件。根据等离子弧焊对于焊接电流和等离子气体流量的递增、递减等特殊工艺要求,选取具有逆变技术的氩弧焊接电源作为等离子弧焊的电源,气体小流量伺服阀作为等离子气体流量控制器。并使用PLC作为控制器,触摸屏作为人机操作接口,开发专用控制程序和操作界面程序。根据这些设计,制作样机,并对系统进行功能和性能测试,以及试焊检验。最后,分析系统的干扰因素,采取电气隔离和软件防护等措施,提高系统的抗干扰能力。