焊接進展-數(shù)字控制焊接電源

1、2022-7-4機械調節(jié)式單相整流式脈沖弧焊電源滑動調節(jié)式弧焊整流器抽頭式弧焊整流器動鐵式弧焊整流器動繞組式弧焊整流器抽頭式弧焊變壓器動鐵式弧焊變壓器動繞組式弧焊變壓器柴油汽油內(nèi)燃機驅動式弧焊發(fā)電機電動式弧焊發(fā)電機磁放大器式脈沖弧焊電源磁放大器式弧焊整流器串聯(lián)飽和電抗器式弧焊電源電子控制式電磁控制式整流式移相式磁放大器式脈沖弧焊電源串聯(lián)飽和電抗器式弧焊電源模擬式模擬式晶體管脈沖弧焊電源模擬式晶體管弧焊電源開關式逆變式晶閘管矩形波交流弧焊電源數(shù)字開關式晶閘管矩形波交流弧焊電源開關式電力電子器件脈沖弧焊電源開關式電力電子器件弧焊電源逆變式IGBT式弧焊逆變器場效應管式弧焊逆變器晶體管式弧焊逆變器晶

2、閘管式弧焊逆變器數(shù)字式單片機控制式數(shù)字化弧焊電源DSP控制式數(shù)字化弧焊電源紅色(亮紅燈)淘汰或即將淘汰或無應用意義黑色維持狀態(tài)，仍有應用價值淺綠有一定的發(fā)展前途綠色很有發(fā)展前途弧焊電源弧焊電源電源數(shù)字化代表著焊接技術發(fā)展趨勢電源數(shù)字化代表著焊接技術發(fā)展趨勢數(shù)字化焊接電源的釋義數(shù)字化焊接電源的釋義 數(shù)字化焊接電源的內(nèi)涵數(shù)字化焊接電源的內(nèi)涵 數(shù)字化焊接電源的發(fā)展歷程數(shù)字化焊接電源的發(fā)展歷程 數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品介紹數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品介紹 數(shù)字化焊接電源應用舉例數(shù)字化焊接電源應用舉例 結束語結束語 現(xiàn)代焊接技術的發(fā)展趨勢：現(xiàn)代焊接技術的發(fā)展趨勢：工藝高效化工藝高效化電源數(shù)字化電源數(shù)字化控制智能化控制智

3、能化生產(chǎn)機器人化生產(chǎn)機器人化華南理工大學黃石生教授：華南理工大學黃石生教授：高速、高效、優(yōu)質和自動、智能化是現(xiàn)代焊接技術的主要發(fā)展方向，研發(fā)和高速、高效、優(yōu)質和自動、智能化是現(xiàn)代焊接技術的主要發(fā)展方向，研發(fā)和推廣應用數(shù)字化焊機是它的基礎推廣應用數(shù)字化焊機是它的基礎,也是實現(xiàn)現(xiàn)代化焊接工藝的重要標志。也是實現(xiàn)現(xiàn)代化焊接工藝的重要標志。 近年來，隨著鋁合金在國防、航空、航天、汽車、船舶、高速近年來，隨著鋁合金在國防、航空、航天、汽車、船舶、高速列車等制造領域越來越廣泛的應用，鋁合金焊接技術也在突飛猛進列車等制造領域越來越廣泛的應用，鋁合金焊接技術也在突飛猛進地發(fā)展。地發(fā)展?；趯鹘y(tǒng)電弧焊接技術的

4、改進和創(chuàng)新而出現(xiàn)了多種新型基于對傳統(tǒng)電弧焊接技術的改進和創(chuàng)新而出現(xiàn)了多種新型鋁合金脈沖電弧焊接技術鋁合金脈沖電弧焊接技術，如脈沖變極性，如脈沖變極性TIGTIG焊接技術、變極性穿焊接技術、變極性穿透型等離子弧焊接技術、雙脈沖透型等離子弧焊接技術、雙脈沖MIG MIG 焊接技術、變極性焊接技術、變極性MIGMIG焊接技焊接技術等。術等。 短路過渡短路過渡CO2/MAGCO2/MAG焊接作為一種低成本高效焊接技術焊接作為一種低成本高效焊接技術，其應用，其應用范圍愈來愈廣，但焊縫成形欠佳和焊接飛濺稍大一直是廣大焊接工范圍愈來愈廣，但焊縫成形欠佳和焊接飛濺稍大一直是廣大焊接工作者長期關注和希望解決的問

5、題。為實現(xiàn)這一目標，出現(xiàn)了許多對作者長期關注和希望解決的問題。為實現(xiàn)這一目標，出現(xiàn)了許多對CO2/MAGCO2/MAG短路過渡焊接過程進行精細控制的方法，以進一步改善焊短路過渡焊接過程進行精細控制的方法，以進一步改善焊接工藝性能。如波形控制法、雙階梯形外特性控制法、表面張力控接工藝性能。如波形控制法、雙階梯形外特性控制法、表面張力控制法、旁路控制法等，并在對其短路過渡過程進行波形控制的基礎制法、旁路控制法等，并在對其短路過渡過程進行波形控制的基礎上提出了短路過渡恒頻自適應控制和熔滴尺寸控制技術，以進一步上提出了短路過渡恒頻自適應控制和熔滴尺寸控制技術，以進一步提高短路過渡提高短路過渡CO2/M

6、AGCO2/MAG焊接的過程穩(wěn)定性和焊縫成形質量。焊接的過程穩(wěn)定性和焊縫成形質量。 功率半導體技術的發(fā)展促使電能的變換和應用從電磁時代走向電功率半導體技術的發(fā)展促使電能的變換和應用從電磁時代走向電子時代。相應地，焊接電源則從電磁和機械控制的發(fā)電機式、變壓器子時代。相應地，焊接電源則從電磁和機械控制的發(fā)電機式、變壓器式、硅整流式等發(fā)展為電子控制的可控硅整流式、逆變式等，從而為式、硅整流式等發(fā)展為電子控制的可控硅整流式、逆變式等，從而為實現(xiàn)更精確、更復雜的電源輸出特性控制和焊接工藝過程控制奠定了實現(xiàn)更精確、更復雜的電源輸出特性控制和焊接工藝過程控制奠定了基礎。基礎。 現(xiàn)代工業(yè)制造技術的發(fā)展對焊接接

7、頭的質量和精密性、焊接電源現(xiàn)代工業(yè)制造技術的發(fā)展對焊接接頭的質量和精密性、焊接電源系統(tǒng)的柔性和人機交互性能、焊接生產(chǎn)的網(wǎng)絡化運行和管理等提出了系統(tǒng)的柔性和人機交互性能、焊接生產(chǎn)的網(wǎng)絡化運行和管理等提出了更高的要求。更高的要求。 雖然模擬控制的電子式焊接電源能夠在一定程度上滿足現(xiàn)代焊接雖然模擬控制的電子式焊接電源能夠在一定程度上滿足現(xiàn)代焊接生產(chǎn)的需求，但存在許多局限性，如電路的復雜性增加、控制精度的生產(chǎn)的需求，但存在許多局限性，如電路的復雜性增加、控制精度的穩(wěn)定性不強、難于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的網(wǎng)絡化運行和管理等，這促使了數(shù)穩(wěn)定性不強、難于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的網(wǎng)絡化運行和管理等，這促使了數(shù)字化控制焊接電源的誕

8、生和迅速發(fā)展。字化控制焊接電源的誕生和迅速發(fā)展。 北京工業(yè)大學殷樹言教授：北京工業(yè)大學殷樹言教授：根據(jù)計算機詞典，數(shù)字化的定義為：根據(jù)計算機詞典，數(shù)字化的定義為：(1)按照一按照一定規(guī)則，用數(shù)字表示字母或符號；定規(guī)則，用數(shù)字表示字母或符號；(2)把連續(xù)的物把連續(xù)的物理量用數(shù)字理量用數(shù)字01的形式表示。按照這一表述，所的形式表示。按照這一表述，所謂數(shù)字化焊機就是指這樣一種焊機。在逆變焊機謂數(shù)字化焊機就是指這樣一種焊機。在逆變焊機的基礎上，施加數(shù)字信號處理和數(shù)字控制技術，的基礎上，施加數(shù)字信號處理和數(shù)字控制技術，即用即用01編碼的數(shù)字信號代替模擬信號。從而獲編碼的數(shù)字信號代替模擬信號。從而獲得具有

9、精密化、人性化、高效化、綠色化和網(wǎng)絡得具有精密化、人性化、高效化、綠色化和網(wǎng)絡化的新型焊機?；男滦秃笝C。數(shù)字化焊接電源的釋義數(shù)字化焊接電源的釋義2022-7-4成都電焊機研究所高級工程師鄭思潛：成都電焊機研究所高級工程師鄭思潛： 數(shù)字化焊接技術是指用計算機技術來控制焊接設備的數(shù)字化焊接技術是指用計算機技術來控制焊接設備的運行狀態(tài)，使其滿足和達到焊接工藝所提出的要求，以得運行狀態(tài)，使其滿足和達到焊接工藝所提出的要求，以得到完全合格的焊縫。到完全合格的焊縫。數(shù)字化焊接技術的核心就是焊機的數(shù)字化。和其它專業(yè)數(shù)字化焊接技術的核心就是焊機的數(shù)字化。和其它專業(yè)領域一樣，焊接技術的發(fā)展同樣得益于數(shù)字電子技

10、術的發(fā)領域一樣，焊接技術的發(fā)展同樣得益于數(shù)字電子技術的發(fā)展。展。數(shù)字化焊機技術主要包括三個方面：數(shù)字化焊機技術主要包括三個方面： 1.1.主電路的數(shù)字化，主電路的數(shù)字化，即從模擬式焊接電源到開關式焊接電源、逆變即從模擬式焊接電源到開關式焊接電源、逆變式焊接電源主電路，發(fā)展到現(xiàn)在大量應用的是式焊接電源主電路，發(fā)展到現(xiàn)在大量應用的是IGBTIGBT、MOSFETMOSFET或雙極性或雙極性晶體管式弧焊逆變器。而且涉及的焊接方法和材料范圍越來越廣，功晶體管式弧焊逆變器。而且涉及的焊接方法和材料范圍越來越廣，功率越來越大，相對體積越來越小。率越來越大，相對體積越來越小。 2.2.控制電路的數(shù)字化，控制

11、電路的數(shù)字化，這方面的技術應用發(fā)展是非?？斓摹＞涂刂七@方面的技術應用發(fā)展是非常快的。就控制系統(tǒng)的結構而言，數(shù)字化焊接電源的控制部分由單片機或系統(tǒng)的結構而言，數(shù)字化焊接電源的控制部分由單片機或/ /和和DSPDSP（數(shù)字信號處理器）共同構成，對給定信號流、參數(shù)反饋流和網(wǎng)壓（數(shù)字信號處理器）共同構成，對給定信號流、參數(shù)反饋流和網(wǎng)壓信號流作綜合處理與運算、控制，達到焊接電源的數(shù)字化、信息化、信號流作綜合處理與運算、控制，達到焊接電源的數(shù)字化、信息化、柔性化的控制。柔性化的控制。 3.3.人機接口技術，人機接口技術，人機交互系統(tǒng)是人機最直接的操作界面，是操人機交互系統(tǒng)是人機最直接的操作界面，是操作者向

12、計算機輸入信息、發(fā)出指令及觀察現(xiàn)場參數(shù)和信息的窗口，作者向計算機輸入信息、發(fā)出指令及觀察現(xiàn)場參數(shù)和信息的窗口，具有友好性、靈活性、功能性、明確性、一致性、可靠性等特點。具有友好性、靈活性、功能性、明確性、一致性、可靠性等特點。國外已有焊機將液晶顯示和鍵盤操作相結合，進行焊接方法、焊接國外已有焊機將液晶顯示和鍵盤操作相結合，進行焊接方法、焊接工藝參數(shù)設置和信息顯示等的人機交互過程。焊接小車和送絲拖動工藝參數(shù)設置和信息顯示等的人機交互過程。焊接小車和送絲拖動系統(tǒng)的數(shù)字化控制，伺服拖動已經(jīng)得到了應用。工業(yè)機器人和專機系統(tǒng)的數(shù)字化控制，伺服拖動已經(jīng)得到了應用。工業(yè)機器人和專機與焊機的數(shù)字化接口技術。隨

13、著機器人和專機在生產(chǎn)中大量應用，與焊機的數(shù)字化接口技術。隨著機器人和專機在生產(chǎn)中大量應用，與焊機數(shù)字化接口技術得到了迅速的發(fā)展。與焊機數(shù)字化接口技術得到了迅速的發(fā)展。數(shù)字化焊接電源的內(nèi)涵數(shù)字化焊接電源的內(nèi)涵 所謂數(shù)字化焊接電源，就是在電子式焊接電源的基礎上，以單片所謂數(shù)字化焊接電源，就是在電子式焊接電源的基礎上，以單片機、機、CPLD/FPGA以及以及DSP等大規(guī)模集成電路作為控制核心來實等大規(guī)模集成電路作為控制核心來實現(xiàn)焊接電源的部分或者全部數(shù)字化控制。綜合數(shù)字化焊接電源的現(xiàn)焊接電源的部分或者全部數(shù)字化控制。綜合數(shù)字化焊接電源的發(fā)展和現(xiàn)狀，焊接電源的數(shù)字化主要體現(xiàn)在如下幾個方面：發(fā)展和現(xiàn)狀，

14、焊接電源的數(shù)字化主要體現(xiàn)在如下幾個方面： 反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化 信息輸入和輸出的數(shù)字化信息輸入和輸出的數(shù)字化 PWMPWM控制脈沖的數(shù)字化控制脈沖的數(shù)字化 焊接工藝參數(shù)的存儲和自動選擇焊接工藝參數(shù)的存儲和自動選擇 焊接電源接口的數(shù)字化焊接電源接口的數(shù)字化反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化(1) 在電子式控制的焊接電源系統(tǒng)中，電源（無論是其外特性在電子式控制的焊接電源系統(tǒng)中，電源（無論是其外特性還是動特性）的閉環(huán)控制系統(tǒng)完全是通過模擬電子器件還是動特性）的閉環(huán)控制系統(tǒng)完全是通過模擬電子器件（運算放大器、電阻、電容、二極管、三極管等）來實現(xiàn)（運算放大器、電阻、電容、二極管

15、、三極管等）來實現(xiàn)的，其性能取決于模擬器件的參數(shù)和性能的，其性能取決于模擬器件的參數(shù)和性能; ; 系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性受器件的分布參數(shù)、溫漂以及老化等系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性受器件的分布參數(shù)、溫漂以及老化等因素的的影響很大因素的的影響很大, ,而且硬件結構較為復雜而且硬件結構較為復雜; ; 系統(tǒng)的調試過程中需要不斷地更換器件，調試過程繁瑣，系統(tǒng)的調試過程中需要不斷地更換器件，調試過程繁瑣，開發(fā)周期長，在系統(tǒng)改進與升級時，需要進行硬件系統(tǒng)的開發(fā)周期長，在系統(tǒng)改進與升級時，需要進行硬件系統(tǒng)的調整。調整。反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化(2) 在數(shù)字化控制的焊接電源中，通常采用單片機或者在數(shù)字化控制

16、的焊接電源中，通常采用單片機或者DSP來來實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 控制系統(tǒng)的核心控制環(huán)節(jié)（例如控制系統(tǒng)的核心控制環(huán)節(jié)（例如PID控制器）通過內(nèi)嵌在控制器）通過內(nèi)嵌在單片機或者單片機或者DSP中的控制算法來實現(xiàn)，其性能完全取決于中的控制算法來實現(xiàn)，其性能完全取決于控制算法的結構和參數(shù)，從而使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度、控制算法的結構和參數(shù)，從而使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度、可重復性得到大大的提高；可重復性得到大大的提高； 系統(tǒng)的調試過程只需要修改相應的軟件，大大簡化了設備系統(tǒng)的調試過程只需要修改相應的軟件，大大簡化了設備的調試過程，從而提高開發(fā)效率。的調試過程，從而提高開發(fā)效率。面板式人機

17、交互系統(tǒng)面板式人機交互系統(tǒng)(1)(1)參數(shù)設置鍵盤由左、中、右三塊組成，參數(shù)設置鍵盤由左、中、右三塊組成，左邊左邊4 4個鍵個鍵分別是記憶、讀取、分別是記憶、讀取、執(zhí)行和系統(tǒng)參數(shù)設置鍵；執(zhí)行和系統(tǒng)參數(shù)設置鍵；中間中間是焊接參數(shù)設置、過程選擇、材料選擇、是焊接參數(shù)設置、過程選擇、材料選擇、保護氣體選擇、收弧條件選擇鍵；保護氣體選擇、收弧條件選擇鍵；右邊右邊分別是組編號增減、鎖鍵盤、分別是組編號增減、鎖鍵盤、電弧特性、點焊時間、一元電弧特性、點焊時間、一元/ /氣冷、檢氣、點動鍵。氣冷、檢氣、點動鍵。 面板式人機交互系統(tǒng)面板式人機交互系統(tǒng)(2)(2)面板上方面板上方的的8 8個個LEDLED數(shù)碼管

18、，三位作為參數(shù)顯示數(shù)碼管，三位作為參數(shù)顯示1 1，可以顯示電流、時間、焊，可以顯示電流、時間、焊接速度；三位作為參數(shù)顯示接速度；三位作為參數(shù)顯示2 2，可以顯示電壓、，可以顯示電壓、/-/-調節(jié)、電弧特性；兩位調節(jié)、電弧特性；兩位為組編號顯示。在為組編號顯示。在LED數(shù)碼管下方是兩個參數(shù)調節(jié)旋鈕，利用數(shù)字編碼器數(shù)碼管下方是兩個參數(shù)調節(jié)旋鈕，利用數(shù)字編碼器來調節(jié)參數(shù)大小。來調節(jié)參數(shù)大小。 PWMPWM控制脈沖的數(shù)字化控制脈沖的數(shù)字化 數(shù)字化控制技術主要用于可控硅整流式和數(shù)字化控制技術主要用于可控硅整流式和PWMPWM控制逆變式焊接電源。控制逆變式焊接電源。 在焊接逆變電源的數(shù)字化控制中，早期主要

19、用于電源的輸出給定和時在焊接逆變電源的數(shù)字化控制中，早期主要用于電源的輸出給定和時序控制以及反饋環(huán)節(jié)的序控制以及反饋環(huán)節(jié)的PID控制算法實現(xiàn)，而控制算法實現(xiàn)，而PWM控制脈沖的產(chǎn)生還控制脈沖的產(chǎn)生還是依靠專用是依靠專用PWM控制芯片?？刂菩酒?。 為了實現(xiàn)為了實現(xiàn)PWMPWM控制脈沖的數(shù)字化，逐漸出現(xiàn)了基于復雜可編程邏輯器件控制脈沖的數(shù)字化，逐漸出現(xiàn)了基于復雜可編程邏輯器件CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的數(shù)字化的數(shù)字化PWMPWM發(fā)生器。發(fā)生器。 隨著數(shù)字信號處理器隨著數(shù)字信號處理器DSP的逐漸普及和應用，許多的逐漸普及和應用，許多DSP芯片包含有專芯片包含有專門的門的PW

20、M輸出模塊，從而使實現(xiàn)輸出模塊，從而使實現(xiàn)PWMPWM控制脈沖的數(shù)字化進一步簡化。控制脈沖的數(shù)字化進一步簡化。 應該說，應該說，只有實現(xiàn)了反饋控制環(huán)節(jié)數(shù)字化、信息輸入和輸出數(shù)字化、只有實現(xiàn)了反饋控制環(huán)節(jié)數(shù)字化、信息輸入和輸出數(shù)字化、PWMPWM控制脈沖數(shù)字化的焊接電源系統(tǒng)才是真正的全數(shù)字化焊接電源。控制脈沖數(shù)字化的焊接電源系統(tǒng)才是真正的全數(shù)字化焊接電源。焊接工藝參數(shù)的存儲和自動選擇焊接工藝參數(shù)的存儲和自動選擇 在數(shù)字化焊接電源中，可以將專家的經(jīng)驗以軟件的形式存在數(shù)字化焊接電源中，可以將專家的經(jīng)驗以軟件的形式存儲下來，形成專家系統(tǒng)。儲下來，形成專家系統(tǒng)。 在焊接過程中，操作人員只要輸入少量參數(shù)（

21、例如母材類在焊接過程中，操作人員只要輸入少量參數(shù)（例如母材類型、板厚、焊絲直徑等），系統(tǒng)就能夠自動調用已經(jīng)保存型、板厚、焊絲直徑等），系統(tǒng)就能夠自動調用已經(jīng)保存的專家程序，獲取最優(yōu)的焊接參數(shù)。的專家程序，獲取最優(yōu)的焊接參數(shù)。 這樣可以降低對焊接人員的技術要求，縮短培訓時間，減這樣可以降低對焊接人員的技術要求，縮短培訓時間，減少焊接參數(shù)調整時間，提高焊接生產(chǎn)率。少焊接參數(shù)調整時間，提高焊接生產(chǎn)率。焊接電源接口的數(shù)字化焊接電源接口的數(shù)字化 利用數(shù)字化焊接電源可以對焊接生產(chǎn)過程進行數(shù)字化監(jiān)控，利用數(shù)字化焊接電源可以對焊接生產(chǎn)過程進行數(shù)字化監(jiān)控，多臺焊機還能夠通過數(shù)字化通信形成計算機控制網(wǎng)絡，與多臺焊

22、機還能夠通過數(shù)字化通信形成計算機控制網(wǎng)絡，與機器人接口形成自動化焊接系統(tǒng)，從而實現(xiàn)整個焊接生產(chǎn)機器人接口形成自動化焊接系統(tǒng)，從而實現(xiàn)整個焊接生產(chǎn)過程的自動化，實現(xiàn)多機同時在線作業(yè)，提高焊接生產(chǎn)效過程的自動化，實現(xiàn)多機同時在線作業(yè)，提高焊接生產(chǎn)效率。率。 在全數(shù)字化焊接電源的基礎上，增加焊接工藝參數(shù)存儲和在全數(shù)字化焊接電源的基礎上，增加焊接工藝參數(shù)存儲和自動選擇功能、數(shù)字化通訊接口，既增強了焊接電源系統(tǒng)自動選擇功能、數(shù)字化通訊接口，既增強了焊接電源系統(tǒng)的功能，又為數(shù)字化焊接電源系統(tǒng)的推廣應用提供了進一的功能，又為數(shù)字化焊接電源系統(tǒng)的推廣應用提供了進一步的支持。步的支持。 總之，數(shù)字化控制的焊接電

23、源是在電子式控制的基礎上，以單片機、總之，數(shù)字化控制的焊接電源是在電子式控制的基礎上，以單片機、DSPDSP等為核心來實現(xiàn)電源的部分或全部數(shù)字化控制，它具有如下特點：等為核心來實現(xiàn)電源的部分或全部數(shù)字化控制，它具有如下特點： 以微處理器為控制核心以微處理器為控制核心，通過軟硬件相結合實現(xiàn)對弧焊電源外特性、，通過軟硬件相結合實現(xiàn)對弧焊電源外特性、調節(jié)特性和動特性的控制，使控制系統(tǒng)更加靈活，可在一臺焊接電源調節(jié)特性和動特性的控制，使控制系統(tǒng)更加靈活，可在一臺焊接電源中實現(xiàn)多種焊接工藝，如中實現(xiàn)多種焊接工藝，如TIGTIG、MIGMIG、MAGMAG、CO2CO2焊等；焊等； 弧焊電源改進升級容易弧

24、焊電源改進升級容易，只要通過更換電源微處理器中的用戶程序，只要通過更換電源微處理器中的用戶程序，就可實現(xiàn)設備的升級改進；就可實現(xiàn)設備的升級改進； 系統(tǒng)維護方便系統(tǒng)維護方便，通過微處理器對信息處理識別的能力，可進行故障的，通過微處理器對信息處理識別的能力，可進行故障的自診斷，便于電源的日常維護；自診斷，便于電源的日常維護； 通信能力強通信能力強，由于微處理器具有多種串口通信接口或擁有，由于微處理器具有多種串口通信接口或擁有CANCAN總線，甚總線，甚至可擴展網(wǎng)絡通信接口，因此數(shù)字化弧焊電源很容易與機器人接口形至可擴展網(wǎng)絡通信接口，因此數(shù)字化弧焊電源很容易與機器人接口形成自動化焊接系統(tǒng)，或實現(xiàn)雙機

25、通信形成雙絲高速弧焊電源系統(tǒng)。成自動化焊接系統(tǒng)，或實現(xiàn)雙機通信形成雙絲高速弧焊電源系統(tǒng)。 數(shù)字化控制弧焊電源融合了計算機信息技術的發(fā)展成果，在控制系統(tǒng)數(shù)字化控制弧焊電源融合了計算機信息技術的發(fā)展成果，在控制系統(tǒng)上實現(xiàn)了由硬件控制向軟件控制的過渡，可獲得更快的控制速度和更上實現(xiàn)了由硬件控制向軟件控制的過渡，可獲得更快的控制速度和更高的控制精度，可使電弧的特性得到更好的控制，從而提高焊接質量高的控制精度，可使電弧的特性得到更好的控制，從而提高焊接質量和生產(chǎn)效率。和生產(chǎn)效率。 隨著單片機、隨著單片機、DSPDSP等大規(guī)模集成電路制造技術的進步，微處理器的接口等大規(guī)模集成電路制造技術的進步，微處理器的

26、接口功能更加豐富、運算速度更高以及存儲容量更大，焊接電源的工作時功能更加豐富、運算速度更高以及存儲容量更大，焊接電源的工作時序控制、電壓序控制、電壓/ /電流的采樣反饋、控制器的軟件算法、電源的狀態(tài)監(jiān)控電流的采樣反饋、控制器的軟件算法、電源的狀態(tài)監(jiān)控以及以及PWMPWM控制信號的輸出等都能夠通過微處理器來實現(xiàn)。控制信號的輸出等都能夠通過微處理器來實現(xiàn)。 尤其是尤其是DSPDSP的出現(xiàn)，它的高速運算能力使得各種數(shù)字化控制技術完全可的出現(xiàn)，它的高速運算能力使得各種數(shù)字化控制技術完全可以在焊接電源中實現(xiàn)，系統(tǒng)的控制周期可以降到幾十微妙，從而極大以在焊接電源中實現(xiàn)，系統(tǒng)的控制周期可以降到幾十微妙，從而

27、極大地提高電源系統(tǒng)的響應速度和控制精度。地提高電源系統(tǒng)的響應速度和控制精度。以以MCUMCU為控制核心的數(shù)字化焊接電源（為控制核心的數(shù)字化焊接電源（1 1） 單片機具有接口功能豐富、事件管理能力強、保護功能完善的特點。數(shù)字化焊接單片機具有接口功能豐富、事件管理能力強、保護功能完善的特點。數(shù)字化焊接電源以單片機作為控制芯片，負責焊接參數(shù)的給定、焊接時序的控制、以及故障電源以單片機作為控制芯片，負責焊接參數(shù)的給定、焊接時序的控制、以及故障信號的監(jiān)測處理，但由于單片機數(shù)據(jù)處理能力的限制，信號的監(jiān)測處理，但由于單片機數(shù)據(jù)處理能力的限制，電源系統(tǒng)的控制補償環(huán)節(jié)電源系統(tǒng)的控制補償環(huán)節(jié)（例如（例如PIPI、

28、PIDPID控制器）和控制器）和PWMPWM控制信號的輸出仍然是通過模擬電子電路來實現(xiàn)控制信號的輸出仍然是通過模擬電子電路來實現(xiàn)。在某些焊接電源中，單片機也在某些焊接電源中，單片機也作為系統(tǒng)的補償控制環(huán)節(jié)來對電源的輸出進作為系統(tǒng)的補償控制環(huán)節(jié)來對電源的輸出進行閉環(huán)控制行閉環(huán)控制，這時的焊接電源可以說是具有了數(shù)字化焊接電源的雛形。總，這時的焊接電源可以說是具有了數(shù)字化焊接電源的雛形。總的來說，在以單片機作為控制核心的焊接電源中，主要是利用單片機進行的來說，在以單片機作為控制核心的焊接電源中，主要是利用單片機進行事件管理。單片機較弱的數(shù)據(jù)運算能力使得電源系統(tǒng)仍然要借助于較多的事件管理。單片機較弱的

29、數(shù)據(jù)運算能力使得電源系統(tǒng)仍然要借助于較多的模擬電路環(huán)節(jié)來進行控制。模擬電路環(huán)節(jié)來進行控制。以以DSPDSP為控制核心的數(shù)字化焊接電源（為控制核心的數(shù)字化焊接電源（1 1） 數(shù)字信號處理器數(shù)字信號處理器DSPDSP具有如下特點：具有如下特點： 乘法器采用硬件邏輯完成，能在一個周期內(nèi)完成乘法和加法運算；乘法器采用硬件邏輯完成，能在一個周期內(nèi)完成乘法和加法運算； 采用哈佛結構，將程序空間和數(shù)據(jù)空間分開編址，讀程序和讀采用哈佛結構，將程序空間和數(shù)據(jù)空間分開編址，讀程序和讀/ /寫寫數(shù)據(jù)可以同時進行，芯片處理速度快；數(shù)據(jù)可以同時進行，芯片處理速度快； 采用多重流水線結構，讀指令、譯碼、執(zhí)行指令等過程可以

30、并行進采用多重流水線結構，讀指令、譯碼、執(zhí)行指令等過程可以并行進行，大大提高了指令的執(zhí)行速度；行，大大提高了指令的執(zhí)行速度； 片內(nèi)時鐘速度快，片內(nèi)時鐘速度快，DSPDSP的片內(nèi)時鐘速度一般都能達到的片內(nèi)時鐘速度一般都能達到100MHz100MHz以上，以上，甚至達到甚至達到1GHz1GHz。以以DSPDSP為控制核心的數(shù)字化焊接電源（為控制核心的數(shù)字化焊接電源（2 2） 與單片機相比，與單片機相比，DSPDSP最大的優(yōu)勢在于其極快的運算速度以及極強的數(shù)值最大的優(yōu)勢在于其極快的運算速度以及極強的數(shù)值計算能力。計算能力。在以在以DSPDSP作為控制核心的焊接電源中，參數(shù)的給定、控制算作為控制核心的

31、焊接電源中，參數(shù)的給定、控制算法的實現(xiàn)、電源狀態(tài)的監(jiān)控全部由法的實現(xiàn)、電源狀態(tài)的監(jiān)控全部由DSPDSP來完成，從而實現(xiàn)焊接電源的全來完成，從而實現(xiàn)焊接電源的全數(shù)字化控制。在數(shù)字化控制。在DSPDSP控制的焊接電源中，控制的焊接電源中，PWMPWM控制信號的輸出還有一部控制信號的輸出還有一部分是通過模擬電路來實現(xiàn)的。分是通過模擬電路來實現(xiàn)的。以以DSPDSP為控制核心的數(shù)字化焊接電源（為控制核心的數(shù)字化焊接電源（3 3） 目前，有不少目前，有不少DSPDSP芯片已經(jīng)能夠直接輸出多路芯片已經(jīng)能夠直接輸出多路PWMPWM信號，以這些信號，以這些DSPDSP芯片作為控芯片作為控制核心，主電路的多路制核

32、心，主電路的多路PWMPWM控制信號也能由微處理器的功能模塊直接給出，從控制信號也能由微處理器的功能模塊直接給出，從而進一步簡化電路的結構、增加控制系統(tǒng)的靈活性。而進一步簡化電路的結構、增加控制系統(tǒng)的靈活性。 然而，以單個然而，以單個DSPDSP作為控制核心的數(shù)字化焊接電源只能是功能較為單一的設備，作為控制核心的數(shù)字化焊接電源只能是功能較為單一的設備，很難實現(xiàn)多功能集成，因為單個很難實現(xiàn)多功能集成，因為單個DSPDSP要同時兼顧較快的運算速度和多事件管理要同時兼顧較快的運算速度和多事件管理能力還是比較困難的。能力還是比較困難的?；诨贛CUMCUDSPDSP或者或者DSPDSPDSPDSP雙

33、機控制的數(shù)字化焊接電源雙機控制的數(shù)字化焊接電源 單片機事件管理能力強，但數(shù)據(jù)運算能力差；單片機事件管理能力強，但數(shù)據(jù)運算能力差；DSPDSP具有極強的數(shù)值計算具有極強的數(shù)值計算能力。將單片機和能力。將單片機和DSPDSP結合起來，構成雙機數(shù)字化控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)結合起來，構成雙機數(shù)字化控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)多功能焊接電源的全數(shù)字化控制。單片機負責人機交互、數(shù)據(jù)通信、多功能焊接電源的全數(shù)字化控制。單片機負責人機交互、數(shù)據(jù)通信、電源狀態(tài)監(jiān)測等事件管理，而電源狀態(tài)監(jiān)測等事件管理，而DSPDSP負責控制算法的實現(xiàn)、負責控制算法的實現(xiàn)、PWMPWM控制信號控制信號的輸出以及電源外特性的控制，雙機之間可以通過

34、串行接口、的輸出以及電源外特性的控制，雙機之間可以通過串行接口、CANCAN總線、總線、擴展擴展RAMRAM等途徑進行通訊。等途徑進行通訊。 基于基于MCU+DSP雙機控制的焊接電源原理框圖雙機控制的焊接電源原理框圖基于雙基于雙DSP控制的焊接電源原理框圖控制的焊接電源原理框圖 以以MCU+DSPMCU+DSP作為焊接電源的控制核心，充分發(fā)揮了單片機較強的事件管作為焊接電源的控制核心，充分發(fā)揮了單片機較強的事件管理能力以及理能力以及DSPDSP的快速運算能力，從而實現(xiàn)了焊接電源的全數(shù)字化、多的快速運算能力，從而實現(xiàn)了焊接電源的全數(shù)字化、多功能集成化以及網(wǎng)絡化。功能集成化以及網(wǎng)絡化。 隨著隨著D

35、SPDSP芯片技術的發(fā)展，芯片技術的發(fā)展，DSPDSP芯片不僅具有極強的數(shù)值運算能力，外設芯片不僅具有極強的數(shù)值運算能力，外設接口功能也不斷豐富，某些接口功能也不斷豐富，某些DSPDSP芯片的事件管理能力已經(jīng)超過了單片機。芯片的事件管理能力已經(jīng)超過了單片機。因此，焊接電源的全數(shù)字化控制也可采用因此，焊接電源的全數(shù)字化控制也可采用DSP+DSPDSP+DSP的雙機模式來實現(xiàn)，的雙機模式來實現(xiàn)，其中，一個其中，一個DSPDSP負責事件的管理，另一個負責事件的管理，另一個DSPDSP負責控制算法的實現(xiàn)以及負責控制算法的實現(xiàn)以及PWMPWM控制信號的輸出，兩個控制信號的輸出，兩個DSPDSP之間也可以

36、通過串行接口、之間也可以通過串行接口、CANCAN總線、擴總線、擴展展RAMRAM等途徑進行通信。采用雙等途徑進行通信。采用雙DSPDSP控制的好處在于減少了開發(fā)控制系統(tǒng)控制的好處在于減少了開發(fā)控制系統(tǒng)的工作量，提高了開發(fā)效率。的工作量，提高了開發(fā)效率。 數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品介紹數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品介紹作為焊接電源的發(fā)展趨勢，國內(nèi)外許多焊接設備生產(chǎn)企業(yè)都在致力于數(shù)字化焊接電源的技術開發(fā)工作，并且推出了成熟的產(chǎn)品。下面簡單介紹幾款市場上銷售的數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品。 全數(shù)字脈沖氬弧焊機全數(shù)字脈沖氬弧焊機WSM-400WSM-400（PNE30-400PPNE30-400P） 全數(shù)字全數(shù)字CO2/MAGC

37、O2/MAG焊機焊機YD-500GM YD-500GM 數(shù)字化數(shù)字化MIG/MAGMIG/MAG焊機焊機GLC353/GLC553MC3 GLC353/GLC553MC3 TPSTPS系列數(shù)字化系列數(shù)字化MIG/MAGMIG/MAG焊機焊機(TPS2700/4000/5000) (TPS2700/4000/5000) Auto-AxcessAuto-Axcess 300/450/750 300/450/750 OrigoTig3000iOrigoTig3000i交直流氬弧焊機交直流氬弧焊機全數(shù)字脈沖氬弧焊機全數(shù)字脈沖氬弧焊機WSM-400WSM-400（PNE30-400PPNE30-400P

38、）北京時代集團公司生產(chǎn)。其主要特點為：北京時代集團公司生產(chǎn)。其主要特點為： 信息視窗采用信息視窗采用320320240240大屏幕圖形液晶大屏幕圖形液晶顯示屏、全漢字顯示；顯示屏、全漢字顯示； 信息輸入采用輕信息輸入采用輕觸薄膜鍵盤，并與液晶顯示屏共同構成菜觸薄膜鍵盤，并與液晶顯示屏共同構成菜單式編輯模式；單式編輯模式； 具有多種調節(jié)參數(shù)的方具有多種調節(jié)參數(shù)的方法，支持待機狀態(tài)和焊接狀態(tài)下的參數(shù)調法，支持待機狀態(tài)和焊接狀態(tài)下的參數(shù)調節(jié)；節(jié)； 有有1414種直流氬弧操作方式和種直流氬弧操作方式和1414種脈種脈沖氬弧操作方式，并設有多種引弧方式；沖氬弧操作方式，并設有多種引弧方式； 焊機配置的焊

39、機配置的RS-485RS-485接口可由用戶連接至接口可由用戶連接至計算機或其它自動化焊接中心。數(shù)字化控計算機或其它自動化焊接中心。數(shù)字化控制使焊機引弧更加容易、焊接電流穩(wěn)定、制使焊機引弧更加容易、焊接電流穩(wěn)定、飛濺極小。飛濺極小。全數(shù)字全數(shù)字CO2/MAGCO2/MAG焊機焊機YD-500GMYD-500GM唐山松下生產(chǎn)，它采用了基于雙唐山松下生產(chǎn)，它采用了基于雙CPUCPU控制控制+ +高速高速CPLDCPLD控制的控制的數(shù)字化技術，以及成熟的焊接專家系統(tǒng)，通過數(shù)字技術和數(shù)字化技術，以及成熟的焊接專家系統(tǒng)，通過數(shù)字技術和模擬技術的合理結合實現(xiàn)了良好的焊接性和再現(xiàn)性。其主模擬技術的合理結合實

40、現(xiàn)了良好的焊接性和再現(xiàn)性。其主要特點為：要特點為： 多種焊接規(guī)范操作切換更便捷。不僅可以在焊接面板上多種焊接規(guī)范操作切換更便捷。不僅可以在焊接面板上存儲、調用焊接規(guī)范，還可以在遙控器上進行三種焊接規(guī)存儲、調用焊接規(guī)范，還可以在遙控器上進行三種焊接規(guī)范的存儲和調用操作，既減少調整操作時間，又方便焊接范的存儲和調用操作，既減少調整操作時間，又方便焊接工藝的管理；工藝的管理； 內(nèi)置多種焊接條件的成熟數(shù)據(jù)。具有碳鋼內(nèi)置多種焊接條件的成熟數(shù)據(jù)。具有碳鋼/ /不銹鋼、實不銹鋼、實芯芯/ /藥芯、藥芯、CO2/MAG/CO2/MAG/無脈沖無脈沖MIGMIG等等1717種焊接條件的配合專家種焊接條件的配合專

41、家系統(tǒng)參數(shù)設置，可滿足多種焊接施工需求；系統(tǒng)參數(shù)設置，可滿足多種焊接施工需求；全數(shù)字全數(shù)字CO2/MAGCO2/MAG焊機焊機YD-500GMYD-500GM 可快速地適應用戶的特殊焊接工藝要求。全數(shù)字控制可快速地適應用戶的特殊焊接工藝要求。全數(shù)字控制技術可實現(xiàn)無需改動硬件，通過對軟件的修改和升級，即技術可實現(xiàn)無需改動硬件，通過對軟件的修改和升級，即可柔性地適應個性化需求；可柔性地適應個性化需求； 操作簡單方便。數(shù)字化人機操作界面可以對焊接過程操作簡單方便。數(shù)字化人機操作界面可以對焊接過程進行更精確、更直觀、更多樣化的設置。面板操作和遙控進行更精確、更直觀、更多樣化的設置。面板操作和遙控器均采

42、用雙旋鈕操作，延續(xù)了傳統(tǒng)的焊接規(guī)范調整操作方器均采用雙旋鈕操作，延續(xù)了傳統(tǒng)的焊接規(guī)范調整操作方式，符合操作者使用習慣；式，符合操作者使用習慣； 功能擴展。標準配置可與模擬專機配套的接口端子，功能擴展。標準配置可與模擬專機配套的接口端子，可與專機配套進行自動焊接；可與專機配套進行自動焊接； 豐富的保護功能。具有短路保護、過熱保護、電網(wǎng)異豐富的保護功能。具有短路保護、過熱保護、電網(wǎng)異常保護功能?？赏ㄟ^數(shù)顯報警號識別報警原因，并能記錄常保護功能?？赏ㄟ^數(shù)顯報警號識別報警原因，并能記錄報警履歷。報警履歷。數(shù)字化數(shù)字化MIG/MAGMIG/MAG焊機焊機GLC353/GLC553MC3GLC353/GL

43、C553MC3 德國德國CLOOSCLOOS公司生產(chǎn)，其主要特點為：公司生產(chǎn)，其主要特點為： 焊接焊接參數(shù)一元化調節(jié)，焊工只需輸入焊接電流、送參數(shù)一元化調節(jié)，焊工只需輸入焊接電流、送絲速度或母材厚度，主機內(nèi)的微處理器將自動絲速度或母材厚度，主機內(nèi)的微處理器將自動設定最佳焊接參數(shù)；設定最佳焊接參數(shù)； 內(nèi)置與焊接材料、保護內(nèi)置與焊接材料、保護氣體、焊絲直徑相匹配的焊接參數(shù)專家系統(tǒng)；氣體、焊絲直徑相匹配的焊接參數(shù)專家系統(tǒng)； 可存儲可存儲5050個焊接程序，供焊工調用；個焊接程序，供焊工調用； 使使用超用超4 4步操作方式時，熱起弧、焊后收弧、焊接步操作方式時，熱起弧、焊后收弧、焊接電流升降均可通過焊

44、接開關實現(xiàn)；電流升降均可通過焊接開關實現(xiàn)； 可焊接碳可焊接碳鋼、鍍鋅板、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鈦合鋼、鍍鋅板、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鈦合金等；金等； 可用于可用于MIGMIG電弧釬焊；電弧釬焊； 焊鋁時可選焊鋁時可選用特殊的雙脈沖功能；用特殊的雙脈沖功能； 可接可接PCPC和打印機，全和打印機，全部自動焊接口。部自動焊接口。TPSTPS系列數(shù)字化系列數(shù)字化MIG/MAGMIG/MAG焊機焊機(TPS2700/4000/5000)(TPS2700/4000/5000)奧地利奧地利FroniusFronius 公司生產(chǎn)公司生產(chǎn), ,主要特點為：主要特點為： 采用采用DSPDSP集中處理所有焊接

45、數(shù)據(jù)，控制和集中處理所有焊接數(shù)據(jù)，控制和監(jiān)測整個焊接過程；監(jiān)測整個焊接過程； 焊機內(nèi)存焊機內(nèi)存8080組焊接專家系統(tǒng)，實現(xiàn)一元組焊接專家系統(tǒng)，實現(xiàn)一元化調節(jié)，焊接時只需輸入工件板厚，極大地化調節(jié)，焊接時只需輸入工件板厚，極大地降低了工人素質要求，也方便了工人操作；降低了工人素質要求，也方便了工人操作； 采用特殊的焊鋁程序，解決了焊鋁起弧采用特殊的焊鋁程序，解決了焊鋁起弧處難熔合，焊后易形成弧坑和焊穿等問題；處難熔合，焊后易形成弧坑和焊穿等問題； 數(shù)字化顯示焊接電流、焊接電壓、弧長、數(shù)字化顯示焊接電流、焊接電壓、弧長、送絲速度、板厚送絲速度、板厚/ /焊腳尺寸、焊接速度、焊腳尺寸、焊接速度、JO

46、BJOB記憶序號、電感量等參數(shù)；記憶序號、電感量等參數(shù)；TPSTPS系列數(shù)字化系列數(shù)字化MIG/MAGMIG/MAG焊機焊機(TPS2700/4000/5000)(TPS2700/4000/5000) 焊機可升級，在不用改動任何硬件的情況下焊機可升級，在不用改動任何硬件的情況下即可用電腦將焊機升級，升級內(nèi)容包括：增加即可用電腦將焊機升級，升級內(nèi)容包括：增加特殊材料焊接程序、無飛濺引弧、雙脈沖等等，特殊材料焊接程序、無飛濺引弧、雙脈沖等等，大大地減少了重復投資；大大地減少了重復投資； 由于焊機大部份功能改由軟件控制，因而減由于焊機大部份功能改由軟件控制，因而減少了少了40%40%的電子元件數(shù)量，

47、降低了焊機出故障率的電子元件數(shù)量，降低了焊機出故障率點；點； 集成了集成了MIG/MAGMIG/MAG、TIGTIG、手工焊和、手工焊和MIGMIG釬焊多釬焊多種焊接功能，能勝任各種任務；種焊接功能，能勝任各種任務； 廣泛用于碳鋼、鍍鋅板、不銹鋼的焊接，尤廣泛用于碳鋼、鍍鋅板、不銹鋼的焊接，尤其適合鋁合金的焊接。其適合鋁合金的焊接。Auto-AxcessAuto-Axcess 300/450/750 300/450/750 美國美國MillerMiller公司生產(chǎn)，其主要特點公司生產(chǎn)，其主要特點為：為： 用于機器人自動化：數(shù)字控制用于機器人自動化：數(shù)字控制技術和逆變焊接電源及機器人接口技術和逆變焊接電源及機器人接口的無縫結合；的無縫結合； 自動連接（自動連接（Auto-LineTMAuto-LineTM）：使）：使機器在任意電壓（機器在任意電壓（190-630V190-630V）下自）下