基于单片机和dsp的数字化igbt逆变焊机研究.doc

第３４卷第８期 ２００４年８月  雹珲梭 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｏｌ－３４ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２００４  蓦晕攀肆褫翱嘧蠹秘簸鲁纯 薰＠穆节遵囊撵ｉ瓤旃舞 罗环敏，罗剑兵，许华明，习友宝 （电子科技大学自动化工程学院，四川成都６１００５４）  一  Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ （Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＩＧＢＴ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｂｙ ＬＵＯ Ｈｕａｎ－ｍｉｎ，ＬＵＯ Ｊｉａｎ－ｂｉｎｇ，ＸＵ Ｈｕａ—ｍｉｎｇ，ＸＩ Ｙｏｕ－ｂａｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＭＣＵ ａｎｄ ＤＳＰ ６１００５４，Ｃｈｉｎａ） 蠛 鏊 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐａｎｅｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｂｙ ＭＣＵ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ＤＳＰ ｉｎ ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＩＧＢＴ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｍａｉｎｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ＤＳＰ ａｎｄ ＭＣＵ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｓ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ 豳 动 化 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＩＧＢＴ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ；ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＭＣＵ；ＤＳＰ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ＣＰＵＳ 爝 缓 技 术 随着电子电力器件技术、智能控制技术的发展 和对电焊机动态焊接过程的认识理论日趋完善，参 数离散性大、飞溅大、焊缝成形不好的传统模拟焊 机正逐渐向参数调试测试方便、飞溅小、焊缝成形 美观的数字化控制焊机过渡。 模拟控制的ＩＧＢＴ逆变焊机 -48１ 模拟ＩＧＢＴ逆变焊机结构框图如图１所示，其 主要原理是通过ＩＧＢＴ模块将５０ Ｈｚ的整流电压变 成几十千赫兹脉宽调制的交流电压，从而使电源频 率也是到相应的提高。弧焊控制的速度提高，为实现 制参数调测不方便，功能单一，焊接质量不高。 图１模拟ＩＧＢＴ逆变焊机框图 好的控制策略奠定了硬件基础，焊接的动特性有了 质的提高。在模拟焊机中，通过弧压传感器采样，取 得焊接电流、电压等参数，通过电压比较器，再经过  ２ ２．１  数字化ＩＧＢＴ逆变焊机的设计 硬件设计 模拟ＰＩ运算（比例放大器和积分器），去控制ＰＷＭ 模块，从而控制ＩＧＢＴ模块的通断达到控制高频变 压器的导通时间，实现动态控制焊接过程的目的Ｊ。 整个电路全由模拟器件完成，器件参数离散性大，控 硬件系统采用了双芯结构，单片机进行事务管 理，完成参数的设定、存储和显示。ＤＳＰ单独完成 主控部分，实现焊接状态下对电压、电流的动态控 制。ＤＳＰ主控板与单片机面板之间通过硬件接口的 收稿日期：２００４—０６—０５ ’ 并行方式通信。硬件框图如图２所示。 作者简介：罗环敏（１９７２－－），男，ｌ四Ｊｔｌ华蓉人，在读硕士，主要从 事网络化测试技术和电焊机的数字化研究工作。 万方数据 ２．１．１ ＤＳＰ主控板设计 采用德州仪器公司Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，简称 自萌化焊接技术  罗环敏等：基于单片机和ＤＳＰ的数字化ＩＧＢＴ逆变焊机研究  第８期  兰一  单片机／ Ｐ８９ｑＣ５８  接 口 电 路 通信 接口 电路  保护 电路 Ｄ／Ａ 接口ｂ刮ｂ刊翼薹嘎釜 电路Ｉ  电压采样信号 电流采样信号  ＳＲＡＭ Ｉ酽ＰＲＯＭｌ ＲＳ２３２ 图２数字化ＩＧＢＴ逆变焊机数字化部分框图 公司）的ＴＭＳ３２０Ｃ２０００系列中的ＴＭＳ３２０Ｉ＿Ｆ２４０７Ａ，其 片内有３２ ｋ字的ＦＬＡＳ］Ｈ程序存储器和２．５ ｋ字的 数据／程序存储器，有１０位１６路的Ａ／Ｄ转换器，最 小转换时间为３７５ ｎｓ，主频工作速度可达４０ ＭＨｚ，接 信的接口功能，单片机的扩展外部端口地址分配如 表１所示。预留的ＲＳ２３２接口作为以后通信的扩展 用。ＥＥＰＲＯＭ用来存储整定好的焊接参数。 表１扩展外部端口地址分配表 口丰富，可作控制使用【１１。在电路中，经过弧压传感 器采样出电压、电流信号，经过隔离，输入给信号调 理电路进行放大、滤波。由于电焊机的干扰特别大， 在隔离电路中采用了ＢＢ公司的电容耦合型精密  Ｏ Ｏ Ｘ． 键盘响应端Ｅｌ １ ！ ！ 茎 查旦  攘 ；｜｜毒 蒸 ｌ 隔离放大器ＩＳ０１２２，信号从ＩＳ０１２２出来后，再经过 Ｏ