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焊接工艺过程稳定性和焊缝成形、质量与送丝系统的稳定性和可靠性有着直接的关系,并且在焊机送丝装置技术条件的国家标准中,对送丝机的技术性能指标有较严格的要求。而提高送丝系统性能的主要途径是通过改进送丝机的硬件性能、改进送丝机的控制方法和提高送丝电路的抗干扰能力。同模拟控制方式相比,数字控制方式可以采用更加灵活多样的控制算法来对送丝系统进行控制。在控制精度、稳定性和一致性等方面也较模拟控制方式有显著优势。
本文介绍以C8051F系列单片机作为控制核心的数字化脉冲MIG焊电源的送丝控制系统的硬件设计。利用C8051F系列单片机的优越性能和丰富的内部资源,实现PWM信号产生、转速计数及各种控制功能;采用MOSFET管构建H桥实现对送丝电机的功率驱动;采用焊丝速度负反馈方式对送丝电机进行闭环控制;采用RS-485标准总线实现和控制盒、电源单元之间的信息、数据交互,以实现送丝电机转速的各项控制命令的实时传输。
为了提高系统的实时性、可靠性,系统的嵌入式软件开发完全基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统。本文介绍了μC/OS-Ⅱ实时操作系统在C805lF005单片机中的移植以及各任务的分配和设计。μC/OS-Ⅱ实时操作系统不仅简化了系统软件的设计,而且保证了送丝系统的实时性,并具有良好的多任务运行及其转换特性,提高了系统的稳定性。
此外,由于焊接现场的环境恶劣,电磁干扰严重,焊接设备极易受到影响。为了提高送丝系统的抗干扰能力,本文介绍在硬件方面和软件方面的可靠性设计。在以送丝机为控制原形,将自行设计的硬件控制电路和软件系统结合构成的一个应用系统。经过运行和实验验证,该控制系统在转速控制和数据通讯等方面具有良好的可靠性和稳定性,各项技术指标达到了设计要求。
随着数字化脉冲MIG焊焊接电源研究热潮的兴起,送丝机的数字化控制方式必将得到广泛的重视,它也必将随着数字化焊接电源一起而得到广泛应用。