gAAA材料成型设备第六章 焊接设备与铸造设备计算机控制.ppt

第七章 焊接设备与铸造设备计算机控制技术 7.1弧焊电源 7.1.1弧焊电源的分类、特点和用途 7.1.2弧焊电源外特性的种类 7.1.3晶闸管式弧焊整流器 7.1.4晶闸管式弧焊整流器 7.2弧焊电源计算机控制技术 7.2.1微机控制弧焊电源 7.2.2数字化弧焊电源 7.3焊接机器人 7.3.1机器人基础 7.3.2弧焊机器人 7.4管道全位置焊接硬轨机器人计算机控制系统设计 7.4.1控制系统总体方案的选择 7.4.2主机计算机控制系统设计 7.4.3各从机控制功能设计 7.4.4计算机间的通讯系统设计 7.4.5全位置脉冲TIG焊弧压传感弧长调节系统设计 7.4.6基于图像传感二维跟踪控制系统设计 7.5铸造设备计算机控制技术 7.5.1差压铸造系统 7.5.2差压铸造控制原理及控制系统的构成 7.5.3开关量的输入输出与光电隔离 7.5.4调节算法及软件程序 第七章 焊接与铸造设备及其计算机控制技术 本章主要对焊接设备中弧焊电源、焊接机器人和差压铸造加以论述，在此基础上着重介绍计算机控制弧焊电源、数字化电源，管道专用焊接机器人和差压铸造设备计算机控制技术。 7.1弧焊电源 本世纪20年代人们将电弧用于金属焊接以来，弧焊电源的发展大致经历了交流弧焊变压器、直流弧焊发电机、整流弧焊电源和逆变弧焊电源等几个阶段。这些阶段虽然在时间上有交叉，但各个阶段都有其鲜明的技术特征。 交流弧焊变压器是最早采用的弧焊电源之一。它通过变压器将电网电压降至适合弧焊的电压，直接用于电弧焊。这种弧焊电源的特点是结构简单、便于制造、易于维修、价格低廉。它的局限性是：电弧不稳定、体积大、浪费材料，功耗大。交流弧焊变压器目前仍应用广泛，运用于手工弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等。直流弧焊发电机也是应用较早的弧焊电源，它通过直流发电机以直流电的形式为电弧提供能量。这种弧焊电源耗能多、费材料、体积大、噪声大、难于维修、制造复杂，动态特性不好。直流弧焊发电机虽然在历史上起过重要的作用，但目前已处在被淘汰之列。目前只有少量以柴油(汽油)机为原动机的直流弧焊发电机用于边远少电的地区。 整流弧焊电源是出现于本世纪40年代，它将电网电压无经过变压器降至适合电弧焊的电压，然后经过整流器将交流整流成直流，并为电弧提供能量进行焊接，这类弧焊电源的特点是易于制造、易于维修、节省材料、效率较高，控制特性较好、噪声小。特别是大功率的晶阐管(SCR)的出现和引入，晶阐管整流弧焊电源由于具有良好的可控性和动态特性，立即在直流弧焊电源中脱颖而出。这类弧焊电源在各国都有重要地位，我国也正在推广和普及。整流弧焊电源虽然具有这些优点，但是它仍然工作在工频，不论在材料消耗、电能损耗、体积、重量等都有待于提高和改进。 逆变弧焊电源是随着电力电子技术发展，随着大功率、可控、快速开关器件的出现而出现的。它的工作原理是先将电网电压整流成直流，然后逆变成中频或高频交流电，通过中频(高频)变压器，获得适合电弧焊的电压，在此之后有三种选择：一是直接提供交流弧焊所需的能量；二是再经过整流，将中频(高频)交流变为直流，提供直流焊所需的能量；三是经过整流后再逆变成方波交流用于焊接。逆变弧焊电源具有良好的性能：工作频率高，铜、铁损耗大大减少，体积、重量显著下降，功率因数高(可达99%)，效率高(可达80%-90%），控制特性大为改善，因此逆变弧焊电源将成为弧焊电源发展的趋势。在其出现后的短短十几年内，已成为工业发达国家的主导弧焊电源产品． 本节主要以应用比较普遍的弧焊整流器为例，对弧焊电源组成、主电路构成、触发电路特点和外特性的控制原理分别加以叙述,使读者对弧焊电源模拟控制有基本了解，在第八章将对弧焊电源计算机控制技术及数字化加以介绍，使读者对弧焊电源整体有全面了解。 7.1.1弧焊电源的分类、特点和用途 （1）弧焊变压器 它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电，由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成。它具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但其电流波形为正弦波，电弧稳定性较差、功率因数低，一般应用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等方法。 （2）矩形波交流弧焊电源 它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流，其电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高。它除了用于交流钨极氩弧焊（TI