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脉冲MIG焊由于具有热输入可控、电流调节范围宽且易于实现射滴过渡、适用于全位置焊接、焊接质量好、易于实现自动化等优点而被广泛应用。然而,随着工业技术的不断进步,对焊接生产的效率、焊接质量、自动化及智能化的要求越来越高,普通的数字脉冲焊机性能仍有不足,传统的模拟焊机更是难以适应。因此,需开发出性能更加全面、稳定、控制精度更高的数字脉冲焊机。 焊机中的控制技术从最先的单个MCU控制,到双MCU控制,再到DSP和MCU双核控制不断地提高,从而使焊机的整体性能不断提升。尤其是DSP在焊机中的应用,使焊机控制精度更高、输出更具柔性化、系统稳定性好。本文设计的数字式一元化脉冲MIG焊机就采用DSP(TMS320F2812)和MCU(STC89C58RD+)双核控制,逆变频率为30KHz,可实现脉冲和非脉冲MIG焊,并且脉冲焊时具有一元化调节功能,只需要调节送丝速度一个焊接参数,其余参数(峰值电流、基值电流、频率、占空比)通过MCU内部程序自动匹配到最佳,无需人工调节,从而降低了对焊工经验的依赖。 首先,本文对焊机的硬件电路系统进行分析设计,主要包括:主电路、控制电路、驱动电路。主电路采用全桥软开关逆变电路,计算了主电路的各主要参数,并在分析全桥ZVZCS-PWM软开关逆变器工作原理的基础上,计算了逆变频率为30KHz的逆变器谐振参数。控制电路由DSP控制电路和MCU控制电路两部分组成,其中DSP控制电路主要有DSP最小系统、采样电路、保护电路、通信电路等;MCU控制电路主要由参数选择电路、MAX7219显示电路、通信电路等组成。驱动电路以光耦HCPL-316J为核心设计,主要负责对 DSP输出的PWM信号进行放大,并使主电路与控制电路隔离。同时HCPL-316J还对IGBT具有过流保护的功能。 其次,本文对DSP和MCU控制系统软件的程序设计及程序结构做了介绍。其中,DSP中的程序主要负责焊机外特性控制、A/D采样及其数据校正、弧长控制、PWM信号调制、焊接时序控制等;而MCU主要负责参数显示、编码器鉴相、掉电保存、一元化焊接参数数据库存储等。 最后,根据设计试制了样机,并进行了初步的调试,包括保护系统调试、采样调试、PI参数整定、驱动电路调试、通信调试等,最终初步确定了焊机的各项主要参数。然后进行了脉冲焊工艺实验,实验证明设计的焊机运行稳定、性能可靠。