RU2077415C1 - Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode - Google Patents
Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2077415C1 RU2077415C1 SU4922641A RU2077415C1 RU 2077415 C1 RU2077415 C1 RU 2077415C1 SU 4922641 A SU4922641 A SU 4922641A RU 2077415 C1 RU2077415 C1 RU 2077415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- block
- analog
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, а именно к автоматическому регулированию и управлению электрическим режимом процесса электродуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно на постоянном токе с подачей присадочной проволоки, подогреваемой электрическим током в процессе сварки, и может найти применение в машиностроении, судостроения, авиастроении и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of fusion arc welding, namely, to automatically control and control the electric mode of the non-consumable electrode electric arc welding process in a shielding gas environment, mainly in direct current with the filler wire heated by electric current in the welding process, and can be used in mechanical engineering, shipbuilding, aircraft manufacturing and other industries.
Известно устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов по авторскому свидетельству N 1683244, содержащее сварочную установку, управляющую микроЭВМ, блок синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока цифроаналогового преобразования, блока коммутации аналоговых сигналов и блока аналого-цифрового преобразователя, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги неплавящегося электрода, выход блока цифроаналогового преобразования связан с входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги неплавящегося электрода. A device for controlling the process of arc welding with a non-consumable electrode in a shielding gas medium according to copyright certificate No. 1683244, comprising a welding machine controlling a microcomputer, a synchronization unit with a network, a unit for generating tasks and coefficients and an interface unit made in the form of a galvanic separation unit, a controller unit, timer block, block of distribution and amplification of unlocking pulses, block of input of discrete signals, block of digital-to-analog conversion, block of switching of analog signals and unit of the analog-to-digital converter, interconnected by information buses for input and output of discrete information, bus lines of pulse control signals "input" and "output", in which the switching unit of the analog signals by the first and second inputs is connected to the outputs of the matching converters of the current signal and the arc voltage signal non-consumable electrode, the output of the digital-to-analog conversion unit is connected to the input of the electric drive for moving the torch of the welding installation, the information output of the distribution and amplification unit is Piran pulses connected to the power source non-consumable electrode arc.
Недостатками этого устройства являются узкие технологические и функциональные возможности, так как оно не позволяет осуществлять сварку с подачей подогреваемой присадочной проволокой, вследствие отсутствия в его составе механизма подачи и источника подогрева присадочной проволоки, и управлять сварочной установкой, в состав которой могут быть включены указанные элементы. The disadvantages of this device are the narrow technological and functional capabilities, since it does not allow welding with a heated filler wire, due to the lack of a feed mechanism and a source of heating of the filler wire, and control the welding machine, which may include these elements.
Целью изобретения является расширение технологических и функциональных возможностей устройства за счет возможностей регулирования скоростей подачи и температуры нагрева присадочной проволоки и контроля вводимой электрической мощности. The aim of the invention is to expand the technological and functional capabilities of the device due to the ability to control the feed speeds and heating temperature of the filler wire and control the input electric power.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержит сварочную установку, управляющую микроЭВМ, включающую в себя микропроцессор, блок памяти, блок управления устройствами ввода-вывода и параллельный интерфейс, блок-синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока коммутации аналоговых сигналов, блока аналого-цифрового преобразования и блока цифроаналогового преобразования, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором, первый и второй информационные выходы, первый и второй управляющие импульсные выходы и первый информационный вход управляющей микроЭВМ соединены соответственно с первым и вторым информационными входами, с первым и вторым управляющими входами и первым информационным выходом блока сопряжения, первый и второй импульсные выходы блока сопряжения подключены соответственно к первому и второму входам прерывания управляющей микроЭВМ, причем первый и второй информационные, первый и второй управляющие входы блока сопряжения связаны через блок гальванического разделения соответственно с входами младших и входами старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами блока контроллера, первый информационный выход которого подключен через блок гальванического разделения к первому информационному выходу блока сопряжения, второй информационный выход, первый и второй импульсные управляющие выходы блока контроллера подключены соответственно к информационным входам, первым и вторым управляющим входам блока таймеров, блока ввода дискретных сигналов, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока цифроаналогового преобразования, блока аналого-цифрового преобразования и блока коммутатора аналоговых сигналов, два импульсных и аналоговый выходы которого подсоединены соответственно к первому и второму импульсным и аналоговому входам блока аналого-цифрового преобразования, информационный и импульсный выходы которого подсоединены соответственно к 16-битному информационному и третьему импульсному входам блока контроллера, третий и четвертый импульсные выходы которого подсоединены соответственно к второму и дополнительному третьему импульсным выходам блока сопряжения, пятый импульсный выход блока контроллера подключен к третьему входу управления блока коммутации аналоговых сигналов и третьему управляющему входу блока аналого-цифрового преобразования. При этом блок синхронизации с сетью связан импульсным выходом с первым импульсным входом блока контроллера, информационным выходом и управляющим входом с соответствующими информационным входом и импульсным выходом блока ввода дискретных сигналов, блок формирования заданий и коэффициентов своими информационными выходами и соответствующими импульсными входами связан с блоком ввода дискретных сигналов, блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги, выход блока цифроаналогового преобразования связан с управляющим входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги сварочной установки. This goal is achieved by the fact that the device for controlling the process of arc welding with a non-consumable electrode in a protective gas environment contains a welding installation that controls the microcomputer, including a microprocessor, a memory unit, a control unit for input-output devices and a parallel interface, a block synchronization with the network, a unit for generating tasks and coefficients and a pairing unit made in the form of a galvanic separation unit, a controller unit, a timer unit, a distribution and amplification unit of unlocking pulses, and the input of discrete signals, an analog signal switching unit, an analog-to-digital conversion unit and a digital-to-analog conversion unit, interconnected by information lines of input and output of discrete information, pulse bus signals of input and output, in which the first and second information outputs, the first and second control pulse outputs and the first information input of the control microcomputer are connected respectively to the first and second information inputs, with the first and second control inputs and the first information output of the interface unit, the first and second pulse outputs of the interface unit are connected respectively to the first and second interrupt inputs of the control microcomputer, the first and second information, first and second control inputs of the interface unit are connected through the galvanic isolation unit to the inputs of junior and inputs, respectively senior bits, with the first and second control inputs of the controller unit, the first information output of which is connected through the galvanic separation unit to the first the information output of the interface unit, the second information output, the first and second pulse control outputs of the controller unit are connected respectively to the information inputs, the first and second control inputs of the timer unit, the input unit of the discrete signals, the distribution and amplification blocking block pulses, the digital-to-analog conversion unit, the analogue unit -digital conversion and switch block analog signals, two pulse and analog outputs of which are connected respectively to the first and second pulse and analog inputs of the analog-to-digital conversion unit, the information and pulse outputs of which are connected respectively to the 16-bit information and third pulse inputs of the controller unit, the third and fourth pulse outputs of which are connected respectively to the second and additional third pulse outputs of the interface unit, the fifth pulse output the controller unit is connected to the third control input of the analog signal switching unit and the third control input of the analog-qi unit rovogo conversion. In this case, the synchronization unit with the network is connected by a pulse output to the first pulse input of the controller unit, an information output and a control input with the corresponding information input and pulse output of a discrete signal input unit, the task and coefficient generating unit is connected by its information outputs and corresponding pulse inputs to a discrete input block signals, the switching unit of analog signals by the first and second inputs is connected to the outputs of the matching converters of the current signal and the signal la arc voltage, the output of the digital-to-analog conversion unit is connected to the control input of the electric drive for moving the welding torch, the information output of the distribution and amplification blocking pulses is connected to the power source of the arc of the welding unit.
Предложенное устройство отличается тем, что сварочная установка снабжена механизмом и электроприводом подачи присадочной проволоки с управляющим входом, источником подогрева присадочной проволоки с управляющим входом, силовыми входами и двумя силовыми выходными клеммами, вторым шунтом и вторым согласующим преобразователем токового сигнала, вторым согласующим преобразователем сигнала напряжения, блок коммутации аналоговых сигналов снабжен дополнительно третьим и четвертым аналоговыми входами, а блок цифроаналогового преобразования вторым и третьим аналоговыми выходами, причем силовые входы источника подогрева подсоединены к питающей промышленной сети, первая силовая выходная клемма подсоединена к изделию, а вторая через второй шунт к токосъемнику сварочной установки, измерительный выход второго шунта подключен к входу второго согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу блока коммутации аналоговых сигналов, второй выход блока цифроаналогового преобразования подсоединен к входу задания частоты вращения электропривода подачи присадочной проволоки, третий выход блока цифроаналогового преобразования подключен к управляющему входу источника подогрева присадочной проволоки, входы второго согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к изделию и токосъемнику, а выход к четвертому входу блока коммутации аналоговых сигналов. The proposed device is characterized in that the welding installation is equipped with a mechanism and an electric drive for supplying filler wire with a control input, a heating source for filler wire with a control input, power inputs and two power output terminals, a second shunt and a second matching current signal converter, a second matching voltage signal converter, the analog signal switching unit is additionally equipped with third and fourth analog inputs, and the digital-to-analog conversion unit second and third analog outputs, with the power inputs of the heating source connected to the industrial supply network, the first power output terminal connected to the product, and the second through the second shunt to the current collector of the welding unit, the measuring output of the second shunt is connected to the input of the second matching current signal converter, output which is connected to the third input of the analog signal switching unit, the second output of the digital-to-analog conversion unit is connected to the input of the frequency filler wire feed drive, the third output of the digital-to-analog conversion unit is connected to the control input of the filler wire heating source, the inputs of the second matching voltage signal converter are connected to the product and the current collector, and the output is to the fourth input of the analog signal switching unit.
В результате проведенных патентных исследований не обнаружено применения существенных признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого устройства, предлагаемым образом, и потому предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". As a result of the patent research, no significant features similar to the distinctive features of the claimed device were found to be used in the proposed manner, and therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема сварочной установки с устройством автоматического управления на основе управляющей микроЭВМ; на фиг. 2 - функциональная схема блока сопряжения управляющей микроЭВМ с блоками сварочной установки; на фиг. 3 схема процесса дуговой сварки на интервале импульса тока дуги; на фиг. 4 схема процесса дуговой сварки на интервале паузы тока дуги; на фиг. 5 графики вольт-амперных характеристик дуги неплавящегося электрода для различных значений дугового промежутка; на фиг. 6 временные диаграммы циклов изменения тока неплавящегося электрода и сигналов управления электроприводом и током присадочной проволоки; на фиг. 7 структурная схема источника подогрева присадочной проволоки; на фиг. 8 функциональная схема блока цифроаналогового преобразования; на фиг. 9 блок-схема алгоритмов основной части управляющей программы микроЭВМ и подпрограмм обслуживания прерываний. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of a welding installation with an automatic control device based on a control microcomputer; in FIG. 2 is a functional diagram of the interface unit of the control microcomputer with the blocks of the welding installation; in FIG. 3 diagram of the arc welding process on the interval of the arc current pulse; in FIG. 4 diagram of the arc welding process in the interval of the pause of the arc current; in FIG. 5 graphs of the current-voltage characteristics of the arc of a non-consumable electrode for various values of the arc gap; in FIG. 6 time diagrams of cycles of current change of non-consumable electrode and control signals of electric drive and current of filler wire; in FIG. 7 is a structural diagram of a source for heating filler wire; in FIG. 8 functional block diagram of digital-to-analog conversion; in FIG. 9 is a block diagram of the algorithms of the main part of the microcomputer control program and interrupt service routines.
На фигурах приняты следующие обозначения: 1 сварочная установка; 2 - управляющая микроЭВМ; 3 микропроцессор; 4 блок памяти (ОЗУ и ПЗУ); 5 - блок управления устройствами ввода-вывода; 6 параллельный интерфейс; 7 - блок синхронизации с сетью; 8 блок формирования заданий и коэффициентов; 9 - блок сопряжения управляющей микроЭВМ со сварочной установкой; 10 блок гальванического разделения; 11 блок контроллера; 12 блок таймеров; 13 - блок распределения и усиления отпирающих импульсов; 14 блок ввода дискретных сигналов; 15 блок цифроаналогового преобразования; 16 блок коммутации аналоговых сигналов; 17 блок аналого-цифрового преобразования; 18 механизм перемещения головки с электродом; 19 электродвигатель; 20 усилитель мощности; 21 изделие из свариваемых деталей; 22 источник сварочного тока; 23 шунт датчика тока неплавящегося электрода; 24, 25 согласующие преобразователи аналоговых токового сигнала и напряжения дуги; 26 - позиционный электропривод перемещения сварочной головки; 27 вход прерывания микрокомпьютера по сигналам таймеров; 28 импульсный выход блока таймеров; 29 16-битный информационный вход параллельного интерфейса; 30 первый 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 31 второй 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 32 управляющий выход импульсного сигнала "ввод данных" параллельного интерфейса; 33 -управляющий выход импульсного сигнала "вывод данных" параллельного интерфейса; 34 вход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) параллельного интерфейса; 35 - вход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) параллельного интерфейса; 36 первый информационный выход блока сопряжения; 37 первый информационный вход блока сопряжения (вход младших разрядов ВД00.ВД07); 38 второй информационный вход блока сопряжения (вход старших разрядов ВДОВ.ВД15); 39 - управляющий вход импульсного сигнала "ВВОД ДАННЫХ" блока сопряжения; 40 - управляющий вход импульсного сигнала "вывод данных" блока сопряжения; 41 - импульсный выход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) блока сопряжения; 42 импульсный выход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) блока сопряжения; 43.45 сетевые входы блока 7 синхронизации с сетью; 46 вход управления блока 7; 47 многобитный информационный выход блока 7; 48 - импульсный выход блока 7; 49, 50 многобитные информационные выходы блока 8 формирования заданий и коэффициентов; 51, 52 однопроводные управляющие входы блока 8; 53 триггерный регистр блока 11 контроллера; 54 вход синхронизации триггерного регистра 53; 55 инверторно-усилительный регистр; 56.58 - усилители-формирователи; 59 16-битный информационный вход блока 11; 60 - 16-битный информационный выход блока 11; 61 импульсный выход сигнала "ввод" (ВВ) и блока 11; 62 импульсный выход сигнала "вывод" (ВД) и блока 11; 63 - импульсный вход сигнала ТРА В блока 11; 64 импульсный вход сигнала ТРБ В блока 11; 65 импульсный выход сигнала ТРБМВ блока 11; 66 импульсный выход блока 12 таймеров; 67 информационный вход блока 12 таймеров; 68, 69 входы управления блока 12 таймеров; 70 многобитный информационный вход блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов; 71 кодовый выход блока 13; 72, 73 входы управления блока 14 ввода дискретных сигналов; 74 16-битный информационный выход блока 14; 75 основной 16-битный информационный вход блока 14; 76.78 сигнальные информационные входы блока 14; 79.81 однопроводные управляющие выходы блока 14; 82 многобитный информационный вход блока 15 цифроаналогового преобразования; 83 управляющий вход блока 15; 84 аналоговый выход блока 15; 85 многобитный информационный вход блока коммутации 16 аналоговых сигналов; 86.88 управляющие входы блока 16; 89, 90 импульсные выходы блока 16; 91, 92 аналоговые входы блока 16; 93 - аналоговый выход блока 16; 94 многобитный информационный выход блока 17 аналого-цифрового преобразования; 95 импульсный выход блока 17; 96.98 - управляющие входы блока 17; 99 аналоговый вход блока 17; 100 сварочная головка; 101 неплавящийся электрод; 102 присадочная проволока; 103 - подающие ролики; 104 механизм подачи присадочной проволоки; 105 катушка с присадочной проволокой; 106, 107 силовые клеммы сварочного источника 22; 108 держатель электрода; 109 токосъемник; 110 изолирующая трубка; 111 - сопло; 112 основная дуга; 113 сварочная ванна; 114 активное пятно дуги; 115 электродвигатель; 116 усилитель мощности; 117 электропривод подачи присадочной проволоки; 118 источник подогрева присадочной проволоки; 119, 120 силовые клеммы источника подогрева 118; 121, 122 второй и третий выходы блока ЦАП 15; 123 шунт для измерений тока присадочной проволоки; 124 согласующий преобразователь токового сигнала присадочной проволоки; 125 - согласующий преобразователь сигнала напряжения; 126, 127 третий и четвертый входы блока 16; 128, 129 датчики тока неплавящегося электрода и присадочной проволоки соответственно; 130 элемент сравнения источника 118; 131 - динамический регулятор источника 118; 132 управляемый полупроводниковый выпрямитель источника 118; 133 датчик тока источника 118; 134 шунт источника 118; 135 согласующий преобразователь токового сигнала источника 118; 136.138 триггерные регистры блока 15; 139 141 входы синхронизации триггерных регистров. 142, 144 цифроаналоговые преобразователи; 145 дешифратор адреса; 146.149 операционные усилители; 150.154 резисторы;
На фиг. 3 6 обозначено: iнэ, Uнэ ток и напряжение дуги неплавящегося электрода соответственно; iп, Uп ток и напряжение подогрева присадочной проволоки соответственно; lднэ длина дугового промежутка неплавящегося электрода; lАВ участок подогреваемой проволоки, находящийся в твердом состоянии; lBC участок подогреваемой проволоки, находящийся в жидком состоянии; lCD участок подогреваемой проволоки, находящийся в состоянии плазмы; Uc импульсы напряжения синхронизации на импульсном выходе 48 блока 7; iнэ график изменения тока неплавящегося электрода в пульсирующем режиме; хнэ - график изменения управляющего воздействия электропривода перемещения головки; хп график изменения управляющего воздействия источника подогрева присадочной проволоки; k номер такта управления; j номер цикла управления; Тф, Тв, Тc, Tп, Тц временные интервалы соответственно фронта, вершины, спада, паузы и цикла импульса тока дуги неплавящегося электрода.The following symbols are used in the figures: 1 welding unit; 2 - control microcomputer; 3 microprocessor; 4 memory block (RAM and ROM); 5 - control unit input / output devices; 6 parallel interface; 7 - block synchronization with the network; 8 block forming tasks and coefficients; 9 - block interface control microcomputer with a welding installation; 10 galvanic separation unit; 11 controller block; 12 block of timers; 13 - block distribution and amplification of the unlocking pulses; 14 block input discrete signals; 15 block digital-to-analog conversion; 16 block switching analog signals; 17 block analog-to-digital conversion; 18 mechanism for moving the head with the electrode; 19 electric motor; 20 power amplifier; 21 products from welded parts; 22 source of welding current; 23 shunt current sensor non-consumable electrode; 24, 25 matching converters of analog current signal and arc voltage; 26 - positional electric drive moving the welding head; 27 microcomputer interrupt input by timer signals; 28 pulse output of the timer block; 29 16-bit information input of the parallel interface; 30 first 8-bit information output of the parallel interface; 31 second 8-bit information output of the parallel interface; 32 control output pulse signal "data input" parallel interface; 33 - control output pulse signal "data output" parallel interface; 34 input signal "requirement A" of the upper level (TPA) parallel interface; 35 - input signal "requirement B" of the upper level (TRB) parallel interface; 36 first information output of the interface unit; 37 first information input of the interface unit (input of the least significant bits VD00.VD07); 38 second information input of the interface unit (input of the upper digits VDOV.VD15); 39 - control input pulse signal "DATA ENTRANCE" interface unit; 40 - control input pulse signal "data output" of the interface unit; 41 - pulse output of the signal "requirement A" of the upper level (TPA B) of the interface unit; 42 pulse output of the signal "requirement B" of the upper level (TRB C) of the interface unit; 43.45 network inputs of
In FIG. 3 6 are indicated: i ne , U ne current and arc voltage of the non-consumable electrode, respectively; i p , U p current and voltage of the filler wire heating, respectively; l day the length of the arc gap non-consumable electrode; l AB section of the heated wire, in a solid state; l BC section of a heated wire in a liquid state; l CD section of a heated wire in a plasma state; U c pulses of the synchronization voltage at the
Микрокомпьютерное устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов содержит в своем составе сварочную установку 1, управляющую микроЭВМ 2, (микрокомпьютер), включающую в себя микропроцессор 3, блок памяти 4, блок 5 управления устройствами ввода и вывода информации и параллельный интерфейс 6, блок 7 синхронизации с сетью, блок 8 формирования заданий и коэффициентов и блок 9 сопряжения микрокомпьютера 2 с объектом управления. Блок 9 сопряжения содержит в своем составе блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера, блок 12 таймеров, блок 13 вывода дискретных сигналов, блок 14 ввода дискретных сигналов, блок 15 цифроаналогового преобразования, блок 16 коммутации аналоговых сигналов и блок 17 аналого-цифрового преобразования. The microcomputer device for controlling the process of non-consumable electrode arc welding in a shielding gas environment includes a
Сварочная установка 1, представляющая собой объект управления для микрокомпьютера, содержит в своем составе механизм 18 перемещения сварочной головки с неплавящимся электродом, электродвигатель 19, усилитель мощности 20, детали свариваемого изделия 21, источник 22 тока неплавящегося электрода, шунт 23, согласующий преобразователь 24 токового сигнала и согласующий преобразователь 25 сигнала напряжения дуги. Совокупность механизма 18 перемещения, электродвигателя 19 и усилителя мощности 20 представляет собой позиционный электропривод 26 перемещения сварочной горелки. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания величины перемещения, являющийся входом усилителя мощности 20, по которому на электропривод подается управляющий аналоговый сигнал напряжения. The
Блок 9 сопряжения (фиг. 2) своим первым импульсным выходом 28, являющимся выходом блока 12 таймеров соединен с первым входом 27 прерывания управляющей микроЭВМ 2, являющимся входом прерывания по таймеру микропроцессора 3. The interface unit 9 (Fig. 2) is connected with its
Микрокомпьютер 2 (управляющая микроЭВМ) имеет 16-битный информационный вход 29, совпадающий с информационным входом параллельного интерфейса 6, первый 8-битный информационный выход 30 и второй 8-битный информационный выход 31, совпадающие с соответствующими выходами параллельного интерфейса 6, управляющие выходы 32 и 33 импульсных сигналов соответственно "ввод данных" и "вывод данных", которые являются соответственно первым и вторым импульсными выходами параллельного интерфейса, импульсные входы 34 и 35 сигналов соответственно "требования А" верхнего уровня (ТРА В) и требование Б" верхнего уровня (ТРБ В), которые одновременно являются такими же функциональными входами параллельного интерфейса. Входы 34 и 35 являются соответственно вторым и третьим импульсными входами прерывания управляющей микроЭВМ. Microcomputer 2 (control microcomputer) has a 16-
Блок 9 сопряжения своим вторым импульсным выходом 41, связанным с импульсным выходом 48 блока 7 синхронизации с промышленной сетью 380/220 B, соединен с импульсным входом 34 "требование А" параллельного интерфейса 6, являющимся вторым входом 34 прерывания управляющей микроЭВМ 2, связанной своими первым и вторым информационными выходами 30 и 31, первым и вторым управляющими импульсными выходами 32 и 33 и первым информационным входом 29 с первым и вторым информационными входами 37 и 38, первым и вторым управляющими импульсными входами 39, 40 и первым информационным выходом 36 блока 9 сопряжения.
Третий импульсный вход 63, третий информационный вход 76 и третий импульсный выход 79 блока 9 сопряжения подключены соответственно к импульсному выходу 48, информационному выходу 47 и входу 46 управления блока 7 синхронизации устройства с промышленной сетью. Четвертый и пятый информационные входы 77 и 78, четвертый и пятый импульсные выходы 80, 81 блока 9 сопряжения подсоединены соответственно к первому и второму информационным выходам 49, 50, первому и второму импульсным входам 51 и 52 блока 8 формирования заданий и коэффициентов. The
Блок 13 распределения и усиления отпирающих импульсов имеет один информационный вход 70 и один информационный выход 71.
Блок 15 цифроаналогового преобразования имеет один многобитный информационный вход 82, один импульсный управляющий вход 83 и три аналоговых выхода 84, 121, 122.
Блок 16 коммутации аналоговых сигналов имеет четыре аналоговых входа 91, 92, 126, 127, три управляющих входа сигналов "Ввод" 88, "Вывод" 87 и ТРБМВ 86, один многобитный информационный вход 85, два импульсных выхода СБР 89 и РПН 90 и один аналоговый выход 93.
Блок 17 аналого-цифрового преобразования имеет один аналоговый вход 99, три импульсных управляющих входа для сигналов СБР 97, РПН 98 и ТРБМВ 96, один импульсный выход сигнала ТРБ В 95 и один многобитный информационный выход 94.
Блок 19 сопряжения управляющего микрокомпьютера 2 со сварочной установкой имеет шестой импульсный выход 42, который подключен к входу 35 "требование Б" параллельного интерфейса 6. The block 19 of the interface of the
Выход преобразователей токового сигнала 24 и сигнала напряжения 25 дуги подсоединены соответственно к первому и второму аналоговым входам 91 и 92 коммутатора 16 аналоговых сигналов, являющимися соответственно первым и вторым аналоговыми входами блока 9 сопряжения. Аналоговый выход 84 блока 9 сопряжения, соединенный с аналоговым выходом 84 блока 15 цифроаналогового преобразования, подключен к аналоговому входу усилителя 20 мощности электропривода 26 перемещения сварочной головки 100. Второй информационный кодовый выход 71 блока 9 сопряжения, который представляет собой кодовый выход 71 блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов, подключен к входам управления отпиранием полупроводниковых вентилей (тиристоров) источника питания 22. The output of the current signal converters 24 and the arc voltage signal 25 are connected respectively to the first and second
Блок контроллера 11 содержит в своем составе триггерный регистр 53 с входом синхронизации 54 для хранения системного адреса того блока из состава блока 9 сопряжения, к которому процессор микроЭВМ 2 производит обращение, инверторно-усилительный регистр 55 для улучшения фронтов при передаче выводимого из микроЭВМ информационного слова, усилители-формирователи 56, 57 и 58 сигналов "ввод", "вывод" и ТРБМВ соответственно. Шины 36 информации, вводимой в микроЭВМ, связаны через блок 10 гальванического разделения и блок 11 контроллера непосредственно с магистральными шинами 59 ввода данных блока 9 сопряжения. Выходные информационные шины 31 параллельного интерфейса, содержащие старшие 8 бит, через вход 38 блока сопряжения подключены через блок 10 гальванического разделения к информационному входу 8-битного триггерного регистра 53, вход синхронизации 54 (вход "запись") которого соединен с выходным усилителя-формирователя 56. 8-битный выход триггерного регистра 53 и выходные шины 30 младших восьми бит информации, выводимой через параллельный интерфейс 6, через блок 10 гальванического разделения, подключены через 16-битный инверторно-усилительный регистр 55 к магистральным шинам 60 вывода данных. Шина подтверждения ввода 32 и шина подтверждения вывода 33 подключены через блок 10 гальванического разделения и усилители-формирователи 56 и 57 к магистральным шинам управления "ввода" 61 и "вывод" 62 соответственно. The
Блок 11 контроллера снабжен формирователем 58 импульсного сигнала ТРБМВ, импульсным входом 64 и двумя импульсными выходами 42 и 65. При этом первый 37 и второй 38 информационные, первый 39 и второй 40 управляющие входы блока 9 сопряжения соединены через блок 10 гальванического разделения соответственно с входами регистра 55 младших разрядов и входами регистра 53 старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами формирователей 56, 57 блока 11 контроллера. Первый информационный выход блока 11 контроллера подсоединен через блок 10 гальванического разделения к первому информационному выходу 36 блока 9 сопряжения, второй информационный выход 60 первый и второй импульсные управляющие выходы 61, 62 блока 11 контроллера подключены соответственно к информационным входам, первому и второму управляющим входам блока 12 таймеров 67, 68, 69, блока 14 ввода дискретных сигналов 75, 72, 73, блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов 70, блока 15 цифроаналогового преобразования 82, 83, и коммутатора 16 аналоговых сигналов 85, 87, 88. Импульсные выходы сигналов СБР 89, РПН 90 блока 16 коммутации аналоговых сигналов и аналоговый выход 93 последнего подсоединены соответственно к первому и второму импульсным входам СБР 97 и РПН 98 и аналоговому входу 99 блока 17 аналого-цифрового преобразования. Информационный и импульсный выходы 94 и 95 блока 17 аналого-цифрового преобразования подсоединены соответственно к второму информационному 59 и второму импульсному 64 входам блока 11 контроллера. Импульсный выход блока 11 контроллера, соединенный с дополнительным входом 64, подсоединен через блок 10 гальванического разделения к второму дополнительному выходу 42 блока сопряжения. Вход 64 через формирователь 58 соединен с выходом 65 сигнала ТРБМВ, который подключен к третьему входу 86 управления блока 16 коммутатора аналоговых сигналов и третьему управляющему входу 96 блока 17 аналого-цифрового преобразования. The
Блок 14 ввода дискретных пассивных сигналов служит для ввода в микропроцессорный вычислительный блок 2 дискретной информации в параллельном двоичном коде от различных дискретных устройств и имеет в общем случае несколько каналов ввода, задаваемых их адресами.
Сварочная установка 1 содержит в своем составе также сварочную головку 100, перемещающуюся относительно свариваемого изделия 21, на которой укреплен неплавящийся электрод 101, параллельно которому движется присадочная проволока 102. Присадочная проволока 102 сматывается с помощью подающих роликов 103 механизма 104 подачи присадочной проволоки с катушки 105. Входные силовые клеммы сварочного источника 22 подсоединены к цеховой трехфазной питающей сети (фиг. 1). Первая выходная клемма 107 источника 22 питания основной дуги 112 подсоединена через шунт 20 к свариваемому изделию 18, вторая выходная клемма 106 подсоединена к неплавящемуся электроду 101. На сварочной головке 100 смонтированы электродержатель 108, токосъемник 109, изолирующая трубка 110, сопло 111, через которое в зону сварки подается инертный газ. В процессе сварки между неплавящимся электродом 101 и свариваемым изделием 22 непрерывно горит основная дуга 112, под воздействием которой на изделии образуется сварочная ванна 113. Ток неплавящегося электрода 101 замыкается на свариваемое изделие 22 через столб дуги 112 и активное пятно 114 дуги, располагающееся на сварочной ванне 113. The
Совокупность механизма 104 подачи присадочной проволоки с подающими роликами 103, электродвигателя 115 и усилителя 116 мощности представляет собой регулируемый по скорости электропривод 117 подачи присадочной проволоки, обеспечивающий регулирование скорости ее подачи в сварочную ванну 113 по определенному закону. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания скорости электродвигателя и подачи присадочной проволоки, являющийся аналоговым входом усилителя 116 мощности, через который на последний подается управляющий сигнал напряжения. Второй выход 121 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания скорости электропривода 117. The combination of filler wire supply mechanism 104 with feed rollers 103, electric motor 115 and power amplifier 116 is a speed-adjustable electric filler wire supply 117, which controls the speed of its filing in the weld pool 113 according to a certain law. This electric drive has an analog input for setting the speed of the electric motor and filler wire supply, which is the analog input of the power amplifier 116, through which a voltage control signal is supplied to the latter. The
Источник 118 подогрева присадочной проволоки может иметь различные структуру и характеристики. В рассматриваемом устройстве в качестве примера выбран управляемый входным аналоговым сигналом стабилизатор постоянного или пульсирующего тока (фиг. 7). Силовые входы источника 118 подключены к цеховой трехфазной питающей сети, выходная силовая клемма 120 подсоединена к изделию 21, выходная силовая клемма 119 через силовые клеммы шунта 123 к токосъемнику 109, измерительные клеммы шунта 123 подключены к входам согласующего преобразователя 124 токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу 126 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Третий выход 122 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания величины тока подогрева присадочной проволоки источника 118. Входы второго согласующего преобразователя 125 сигнала напряжения подсоединены к изделию 21 и токосъемнику 109, а выход к четвертому входу 127 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Шунт 123 и согласующий преобразователь 124 токового сигнала образуют датчик 129 тока присадочной проволоки. The
Источник 118, представляющий собой управляемый аналоговым сигналом стабилизатор постоянного тока с круто падающей (штыковой) внешней характеристикой, содержит в своем составе следующие основные элементы (фиг. 7): элемент 130 сравнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом источника 118 и является управляющим входом задания величины выходного тока последнего, динамический регулятор 131, управляемый выпрямитель 132, выполненный, например, в виде трехфазного моста Ларионова, с управляемым вентилем-тиристором в каждом из шести плеч и датчик 133 тока источника 118, содержащий, например, последовательно соединенный шунт 134 источника 118 и согласующий преобразователь 135 токового сигнала источника 118. Выход элемента 130 сравнения через динамический регулятор 131 связан с входом управляемого выпрямителя 132. В цепь выходной силовой клеммы 120 своими силовыми клеммами включен шунт 134 датчика 133 выходного тока источника 118. Две измерительные клеммы шунта 134 подсоединены к двум входам согласующего преобразователя 135, выход которого подключен к второму входу элемента 130 сравнения, образуя внутреннюю цепь отрицательной обратной связи по выходному току источника 118. Примером описанного источника может служить выпрямитель сварочный управляемый типа ВСВУ-400, серийно выпускаемый РПО "Электромеханика" в г. Ржеве.
Согласующие преобразователи 24, 25, 125, 124, 135, выполняют функции гальванического разделения, усиления и нормализации измеренных токовых сигналов и сигналов напряжения.
Блок 15 цифроаналогового преобразования (фиг. 8) выполнен многоканальным и содержит триггерные регистры 136.138 с входами 139.141 синхронизации, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 142.144, дешифратор 145 адреса, операционные усилители 146-149 резисторы 150.154.
Каждый из триггерных регистров 136.138, например 136, содержит определенное число (например, 10) ДС-триггеров с управлением по фронту, каждый из которых имеет информационный и синхронизирующий входы. Синхронизирующие входы всех триггеров любого регистра объединены, образуют его общий синхронизирующий вход 139 и управляются от одного сигнала. Информационные входы с первого по девятый триггеров регистра 136 подключены к соответствующей с первой по девятую магистральным шинам вывода данных ВД00-ВД08 блока 9 сопряжения. Десятая магистральная шина вывода данных ВДО9 через инвертор, входящий в состав регистра 136, связана с информационным входом десятого, знакового, триггера упомянутого регистра. В результате такого включения подаваемый на десятый триггер информационный сигнал инвертируется, что необходимо для получения двухполярного сигнала на выходе ЦАП. Each of the trigger registers 136.138, for example 136, contains a certain number (for example, 10) of edge-triggered DS triggers, each of which has information and synchronization inputs. The clock inputs of all triggers of any register are combined, form its
Дешифратор 145 адреса имеет многобитный информационный вход 82 и вход 83 управления, выполнен на базе микросхемы дешифратора на 16 направлений типа К155ИДЗ и содержит узел задания адреса, двухвходовый логический элемент совпадения, логические инверторы (для упрощения на фиг. 8 не показаны). Информационный, например 6-битный, вход дешифратора 145 адреса подключен к соответствующим с одиннадцатой по шестнадцатую шинам вывода данных ВД10.ВД15. Вход 83 управления дешифратора 145 подключен к магистральной шине управления "вывод". Выходы дешифратора 145 подсоединены к соответствующим входам 139. 141 синхронизации триггерных регистров 136.138. Путем перестановки проводников-перемычек в узле задания адресов дешифратора можно зарезервировать за блоком 15 определенный набор 6-битных двоичных адресов по числу каналов в старшей части 16-битного слова данных, выводимого из процессора ЭВМ по шинам 60-82. Формат выводимого слова для блока 15 цифроаналогового преобразования приведен в таблице. The
Выходы триггерных регистров 136, 137, 138 подсоединены к информационным входам соответствующих цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144. Последние служат для преобразования 10-битного цифрового двоичного позиционного кода со знаком в аналоговые сигналы напряжения и выполнены на базе микросхем К572ПА1. Знаковым является старший бит кода данных. Аналоговые выходы цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144 подключены к инвертирующим входам выходных операционных усилителей 146, 147, 148 соответственно, выходы которых соединены с выводами резисторов обратной связи соответствующих микросхем ЦАП 142, 143, 144. The outputs of the trigger registers 136, 137, 138 are connected to the information inputs of the corresponding digital-to-
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Режим сварки обычно задается циклограммой. Количество программируемых участков циклограммы зависит от числа управляемых параметров режима и определяется в основном объемом запоминающего устройства (ОЗУ) управляющей микроЭВМ 2. Программа диалога с оператором-сварщиком и управления процессом сварки хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) блока 4 памяти. После включения электропитания микропроцессор 3 управляющей ЭВМ 2 выдает команды через параллельный интерфейс 6 и блок сопряжения 9 на коммутацию соответствующих цепей управления сварочной установкой 1 (в целях упрощения не показаны), установление нулевых значений величин сварочных напряжения и тока, напряжения и тока источника подогрева присадочной проволоки, скорости сварки, скоростей подачи присадочной проволоки и перемещений сварочной горелки по ее осям движения (не показаны). Затем микропроцессор 3 выдает команду на перемещение сварочной головки 100 по вертикали в ее начальное положение, величина которого (дуговой промежуток lднэ) может либо выбираться из блока 4 памяти, либо задаваться переключателями блока 8 формирования заданий и коэффициентов. Эта команда через блоки 6, 10, 11, 15 поступает на вход блока 20 усиления мощности позиционного электропривода 26, подается напряжение на электродвигатель 19, и последний, приводя в действие механизм 18, перемещает сварочную горелку с неплавящимся электродом 101 в заданное начальное положение.The welding mode is usually set by the cyclogram. The number of programmable sections of the sequence diagram depends on the number of controlled parameters of the mode and is determined mainly by the volume of the memory (RAM) of the
После завершения сеанса позиционирования сварочной головки оператором-сварщиком в режиме диалога с управляющей ЭВМ 2 вводятся все необходимые параметры циклограммы режима сварки. Эти параметры вводятся с клавиатуры и отображаются на дисплее через блок 5 управления устройствами ввода-вывода. В сварочной установке могут быть предусмотрены другие различные устройства сигнализации и отображения вводимой и технологической информации, которые здесь для сокращения объема заявки не рассматриваются. При этом независимо от числа программируемых участков первый участок циклограммы задает определенную последовательность подачи защитного газа, включения токов дуги iнэ (неплавящегося электрода) и присадочной проволоки iп. В рассматриваемом случае аргонодуговой сварки возбуждение основной дуги на первом участке может быть осуществлено безоосцилляторным способом путем подвода присадочной проволоки до касания ею изделия 21 из свариваемых деталей и последующего ее отвода на небольшое расстояние от дуги с помощью электропривода 117 подачи присадочной проволоки. На первом участке задаются длительность его во времени, величины начального (дежурного) тока неплавящегося электрода, начального тока подогрева присадочной проволоки, и расстояние электрода 101 от свариваемого изделия (длина дугового промежутка lднэ). Аналогично задаются параметры всех остальных участков циклограммы: значения длительностей их во времени, токов электрода и присадочной проволоки, величины перемещения головки, напряжений на электроде и на токосъемнике, скоростей сварки и подачи присадочной проволоки. При этом микропроцессор 3 через блок 5 считывает введенные параметры, заносит их в ОЗУ блока 4 памяти и отображает их значения на дисплее или других средствах отображения информации, имеющихся в системе.After completion of the session of positioning the welding head by the operator-welder in the dialogue mode with the
В последнее время при дуговой сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов на постоянном токе широко применяются режимы пульсирующего постоянного тока. При задании такого режима в процессе диалога с управляющей ЭВМ оператор-сварщик вводит для выбранных участков циклограммы сварки задаваемые значения режима пульсирующих постоянных токов (см. фиг. 6): длительность цикла Тц, длительность фронта нарастания тока неплавящегося электрода Тф, длительность вершины импульса тока электрода Тв, длительность спада Tc, длительность паузы Тп, а также величины дежурного тока электрода Iнэ1 и тока присадочной проволоки Iп1 на интервале паузы тока электрода, и величины токов электрода Iнэ2 и присадочной проволоки Iп2 для интервала импульса тока электрода, а также значение скорости Vп подачи присадочной проволоки. Эти параметры, заданные для каждого из участков циклограммы, также заносятся микропроцессором 3 в ОЗУ блока 4 памяти.Recently, when arc welding with a non-consumable electrode in a protective gas environment with direct current, pulsating direct current modes are widely used. When this mode is set during a dialogue with the control computer, the operator-welder enters the selected pulsed constant current mode values for the selected sections of the welding sequence (see Fig. 6): cycle duration T c , duration of the rise front of the non-consumable electrode T f , duration of the pulse peak current electrode T, the duration of decrease T c, the pause time T p and the duty value of the electrode current I and ne1 filler wire current I n1 pause interval on the electrode current and the magnitude of the electrode current I and ne2 prisadoch oh I n2 wire for a current pulse interval of the electrode, and the value of the velocity V n of the filler wire feeding. These parameters specified for each of the sections of the sequence diagram are also entered by the
После включения электропитания и запуска программы программно-задающий блок 4 ОЗУ и ПЗУ управляющей микроЭВМ 2 выполняет первоначальные сброс и установку всех внешних устройств и блоков, включает систему прерываний микропроцессора 3 и вырабатывает определенные законы управления исполнительными органами: источниками питания дуги электрода и подогрева присадочной проволоки, электроприводами перемещения головки и подачи присадочной проволоки. Заданные значения кода режима работы, величины начального дугового промежутка, тока неплавящегося электрода, тока подогрева присадочной проволоки, скорости подачи проволоки и других необходимых параметров (системная информация), например, в двоичном коде считываются микропроцессором 3 через параллельный интерфейс 6, блок 14 ввода дискретных сигналов из блока 8 формирования заданий и коэффициентов. After turning on the power supply and starting the program, the program-setting block 4 of the RAM and ROM of the
Далее в процессе работы текущие величины параметров lднэ, Iнэ, Iп, Vп, корректируется в соответствии со значениями сигналов обратных связей, вводимым с выхода 94 блока 17 аналого-цифрового преобразования по входам 91, 92, 126, 127 блока 16 коммутации аналоговых сигналов, в соответствии с выработанными законами управления. Затем программой рассчитывается необходимая последовательность изменения во времени угла отпирания α вентилей, и первое значение угла a в двоичном коде подготавливается к выдаче его на информационный вход 67 соответствующего счетчика тактовых импульсов блока 12.Further, during operation, the current values of the parameters l dne , I ne , I p , V p , are adjusted in accordance with the values of the feedback signals input from the
Блок 12 счетчиков тактовых импульсов содержит три двоичных программно-управляемых счетчика тактовых импульсов и блок управления счетчиками. Счетчики могут загружаться двоичными кодами и управляться программно через блоки параллельного интерфейса 6, гальванического разделения 10, контроллера 11. Счетчики служат для "отмеривания" временных интервалов, соответствующих заданным или рассчитанным значениям угла отпирания вентилей силового тиристорного источника 22, и ведут счет тактовых импульсов от задающего высокочастотного генератора тактовых импульсов. Выходы счетчиков объединены по ИЛИ и образуют импульсный выход 28 блока 12, который в свою очередь подсоединен к входу 27 прерываний микропроцессора 3 для запуска подпрограммы обслуживания прерываний управляющей ЭВМ 2 от счетчиков тактовых импульсов (таймеров).
Блок 13 служит для формирования, усиления и распределения отпирающих импульсов по вентилям силового вентильного преобразователя источника 22 питания дуги электрода.
Подробные описания конкретного выполнения и функционирования блока 12 счетчиков тактовых импульсов, блока 13 усиления и распределения отпирающих импульсов и блока 7 синхронизации с сетью приведены в а.с. СССР N 1146781 и N 1205243. Detailed descriptions of the specific implementation and operation of the
При дальнейшем изложении используется понятие "зоны сетевого напряжения" для К-го вентиля моста, введенное в а.с. N 1146781. Распознавание текущего номера зоны осуществляется с помощью нуль-органов и регистратора полярностей фаз трехфазной питающей сети блока 7. In the following presentation, the concept of "network voltage zone" is used for the K-th valve of the bridge, introduced in A.S. N 1146781. Recognition of the current zone number is carried out using zero-organs and a phase polarity recorder of a three-phase
Управляющая микроЭВМ 2 работает в течение всего времени функционирования данного устройства с момента включения его электропитания по программе, хранящейся в блоке 4 памяти, в соответствии с алгоритмом, приведенном на фиг. 6 и 9. Программа выполняется микропроцессором 3 циклически, по тактам, начало каждого такта соответствует переднему фронту импульса синхронизации (см. фиг. 6а). Каждая зона сетевого напряжения соответствует одному такту управления (интервалу синхронизации), в котором производится расчет значения угла отпирания a очередного вентиля, определение и выдача соответствующего выходного кода на отпирание вентилей. Импульсами синхронизации, приходящими от нуль-органов блока 7, осуществляется прерывание программы шесть раз за период питающей сети. Вначале каждого К-го такта микропроцессор считывает системную информацию, например, по каналам 77-49 и 78-50, и технологическую информацию от блоков 7, 16, 17, 24, 25, 124, 125, содержащих регистраторы и датчики контролируемых величин и параметров. The
После получения сигнала прерывания в виде импульса высокого уровня с выхода 48 блока 7, поступающего на вход 63 блока сопряжения и далее с его выхода 41 на вход 34 параллельного интерфейса 6. управляющей ЭВМ микропроцессор в соответствии с программой переходит на подпрограмму обслуживания прерывания от импульса синхронизации, в начале которой выполняет сброс соответствующего триггера прерывания в блоке 7. В результате на выходе 48 блока 7 вновь устанавливается низкий уровень напряжения, т.е. блок 7 подготавливается к новому циклу работы. Затем микропроцессор с выхода 49 блока 8 формирования заданий и коэффициентов через вход 77 блока 14 блок 11 контроллера и блок 10 гальванического разделения считывает код режима работы устройства и сварочной установки и анализирует его. Если оператором установлен автоматический режим работы устройства и установки с выдачей управляющих воздействий и подана команда начала процесса сварки, то микропроцессор переходит к соответствующему блоку управляющей программы и считывает все параметры системной и технологической информации. After receiving the interrupt signal in the form of a high-level pulse from the
Системной информацией является информация, задаваемая оператором сварочной установки в режиме диалога или в процессе работы с помощью программных переключателей блока 8 формирования заданий и коэффициентов, кнопок, тумблеров и т. п. Как упоминалось выше, такой информацией являются: код режима работы сварочной установки, уставки (задания) начальных значений длины дугового промежутка lднэо, его минимальное lднэmin и максимальное значения lднэmax, длительности цикла Тц в режиме пульсирующего тока, параметров Тф, Тв, Tc, Tп, тока неплавящегося электрода Iнэо, тока подогрева присадочной проволоки Iпо, скорости подачи проволоки Vпо, а также все остальные параметры циклограммы сварки. Заданные оператором в блоке 8 значения кода режима работы, длины дугового промежутка и всех других системных коэффициентов и параметров циклограммы могут им быть изменены в любой момент времени в процессе сварки. При очередном импульсе синхронизации эти значения заново считываются микрокомпьютером 2 через блок 9 сопряжения и заносятся в память для немедленного использования программой.System information is information set by the operator of the welding machine in dialogue mode or during operation using the program switches of
Технологической информацией является информация, отражающая протекание технологического процесса сварки: т.е. показания датчиков всех измеряемых величин и контролируемых технологических параметров. В рассматриваемом случае это значения тока и напряжения неплавящегося электрода, вводимые с датчиков 128 и 25, тока и напряжения присадочной проволоки, вводимые с датчиков 129 и 125 через блоки 16, 17, 11, 10 в управляющий микрокомпьютер 2. Technological information is information reflecting the progress of the welding process: i.e. sensor readings of all measured values and controlled technological parameters. In this case, these are the values of the current and voltage of the non-consumable electrode, introduced from the sensors 128 and 25, the current and voltage of the filler wire, introduced from the sensors 129 and 125 through
Источник 22 питания основной дуги 112 начинает вырабатывать заданное значение тока Iнэ, который через клемму 107, шунт 23 поступает к свариваемому изделию 21, затем через активное пятно 114 дуги 112 и неплавящийся электрод 101 возвращается через клемму 106 в источник 22. При этом на изделии 21 наводится сварочная ванна 113, в которую затем начинают подавать присадочную проволоку 102 (фиг. 1 и 3) с помощью роликов 103 механизма 104, приводимого в действие с помощью регулируемого по скорости электропривода 117.The power source 22 of the main arc 112 begins to generate a predetermined current value I ne , which through terminal 107, the shunt 23 enters the welded product 21, then through the active spot 114 of the arc 112 and the non-consumable electrode 101 returns through the terminal 106 to the source 22. Moreover, on the product 21, a weld pool 113 is induced, into which filler wire 102 (FIGS. 1 and 3) then begins to be fed by means of rollers 103 of mechanism 104, driven by a speed-adjustable electric drive 117.
По мере образования сварочной ванны 113 и установления процесса начинают перемещать основную дугу 112, двигая горелку с электродом 101 вдоль свариваемого стыка, и поддерживают с помощью позиционного электропривода 26 перемещения сварочной головки 100 расстояние между неплавящимся электродом 101 и активным пятном 114 дуги 112 на поверхности сварочной ванны 113 в соответствии с вышеизложенным способом, поддерживая неизменной величину среднего отклонения dнэj реальной вольт-амперной характеристики основной дуги от эталонной.As the weld pool 113 is formed and the process is established, the main arc 112 is moved to move the torch with the electrode 101 along the welded joint, and the distance between the non-consumable electrode 101 and the active spot 114 of the arc 112 on the surface of the weld pool is maintained by the positioning electric drive 26 of moving the welding head 100 113 in accordance with the foregoing method, maintaining constant the average deviation d nej of the real current-voltage characteristic of the main arc from the reference.
Подаваемая в сварочную ванну присадочная проволока подогревается за счет джоулева тепла, выделяемого проходящим по ней током проволоки Iп, который проходит от клеммы 120 источника 118 подогрева присадочной проволоки к свариваемому изделию 21, далее через сварочную ванну 113, активное пятно 114 дуги 112, оплавляемый конец проволоки 102 (вылет), токосъемник 109, шунт 123 и возвращается через клемму 119 в источник 118.The filler wire supplied to the weld pool is heated by the Joule heat generated by the wire current I p passing through it from the
Величину скорости Vп подачи присадочной проволоки задают программно в цифровом виде. Микропроцессор 3 считывает из ОЗУ блока 4 памяти из массива данных параметров циклограммы сварки, введенных оператором, цифровой код скорости Vп для данного участка циклограммы и выдает его через параллельный интерфейс 6 управляющей ЭВМ 2 в блок 9 сопряжения, через блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера в блок 15 цифроаналогового преобразования, в котором этот код преобразуется в аналоговую форму. Величина полученного аналогового сигнала напряжения UVп зад соответствует определенному заданному в программе значению скорости Vп подачи присадочной проволоки. С выхода 121 блока 15 аналоговый сигнал UVп зад поступает на вход задания скорости электропривода 117 подачи присадочной проволоки.The magnitude of the speed V p filler wire set programmatically in digital form. The
Величину тока Iп подогрева присадочной проволоки задают также программно в цифровом виде. Микропроцессор 3 считывает из ОЗУ блока 4 памяти из массива данных параметров циклограммы сварки, введенных оператором, цифровой код тока Iп подогрева присадочной проволоки для выбранного участка циклограммы и выдает его через параллельный интерфейс 6 управляющей ЭВМ в блок 9 сопряжения через блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера в блок 15 цифроаналогового преобразования, в котором этот код преобразуется в аналоговую форму. Величина полученного аналогового сигнала напряжения UIп зад соответствует некоторому заданному в программе значению тока Iп подогрева присадочной проволоки. С выхода 122 блока 15 аналоговый сигнал напряжения UIп зад поступает на вход задания величины тока подогрева источника 118. Это напряжение поступает на первый (задающий) вход элемента 130 сравнения (см. фиг. 7), на второй вход которого (вход обратной связи) поступает сигнал напряжения UIпoc, снимаемый с выхода датчика 133 тока. Элемент 130 сравнения формирует на своем выходе сигнал разности напряжений
Uвх п UIп зад UIп ос,
соответствующий заданному значению тока подогрева присадочной проволоки. Сигнал Uвх п поступает на вход динамического регулятора 131, где на него накладывается динамическая составляющая напряжения, улучшающая переходный процесс изменения тока, и затем с выхода динамического регулятора 131 на вход управляемого выпрямителя 132. Последний преобразует переменный ток трехфазной промышленной сети в постоянный ток заданного значения Iп. Величина этого тока регистрируется шунтом 134 датчика 133 тока, усиливается и нормализуется согласователем 135 токового сигнала, на выходе которого вырабатывается сигнал UIп ос, пропорциональный току, выдаваемому источником 118. Так как источник 118 представляет собой законченное серийное устройство, датчик тока 113 является его неотъемлемым внутренним элементом, поэтому сигнал с датчика тока 113 может оказаться недоступным для ввода его в рассматриваемое микропроцессорное устройство управления.The current value I p of heating the filler wire is also set programmatically in digital form. The
Rin U n U U Ip Ip ass wasps
corresponding to the set value of the current heating the filler wire. Rin signal U n goes to dynamically control
Величина тока Iп присадочной проволоки одновременно регистрируется шунтом 123 датчика 129 тока, усиливается и нормализуется согласователем 124 токового сигнала, на выходе которого вырабатывается сигнал UIп, пропорциональный мгновенному значению тока источника 118. Этот сигнал поступает на вход 126 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Напряжение источника 118, снимаемое с токосъемника 109 и свариваемого изделия 21, поступает на два входа согласующего преобразователя 125 сигнала напряжения, в котором усиливается, нормализуется и с выхода преобразователя 125 проходит на вход 127 блока 16 коммутации. В дальнейшем по команде микропроцессора эти сигналы передаются в блок 17, в котором они преобразуются из аналоговой в цифровую форму, и уже в цифровом виде через блоки 17, 11, 10, 6 поступают в микропроцессор 3 для дальнейшей обработки и использования.The current value I p of the filler wire is simultaneously recorded by the shunt 123 of the current sensor 129, amplified and normalized by a current signal coordinator 124, the output of which is generated by a signal U Iп proportional to the instantaneous value of the source current 118. This signal is fed to the input 126 of the analog
Данное вышеописанное устройство предназначено для осуществления нового предлагаемого тем же автором в отдельной заявке на изобретение способа управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов с подачей присадочной проволоки. Существо предложенного способа заключается в следующем. This device described above is designed to implement a new method proposed by the same author in a separate application for the invention of a method for controlling the process of non-consumable electrode arc welding in a shielding gas medium with filler wire feed. The essence of the proposed method is as follows.
В начале процесса сварки устанавливают неплавящийся электрод на заданном расстоянии от свариваемых деталей, возбуждают основную дугу между неплавящимся электродом и свариваемыми деталями на дежурном токе электрода и затем ведут сварку на номинальном токе электрода, подавая в зону дуги, с постоянной скоростью присадочную проволоку, которую подогревают, пропуская по ней через дугу ток подогрева от отдельного источника подогрева постоянного тока. В режиме пульсирующего тока задают эталонную (фиг. 5) вольт-амперную характеристику основной дуги от неплавящегося электрода для заданного неизменного значения скорости подачи присадочной проволоки, при регулировании сварочного тока неплавящегося электрода снимают реальную динамическую вольт-амперную характеристику основной дуги для заданного неизменного значения скорости подачи присадочной проволоки, для чего на интервале нарастания тока в каждом такте измеряют ток и напряжение неплавящегося электрода, сравнивают с эталонной вольт-амперной характеристикой, определяют среднее значение отклонения реальной вольт-амперной характеристики от эталонной для всех тактов интервала нарастания, формируют управляющее воздействие, пропорциональное среднему значению отклонения и компенсируют этим воздействием среднее значение отклонения путем соответствующего изменения расстояния между неплавящимся электродом и свариваемыми деталями. At the beginning of the welding process, a non-consumable electrode is installed at a predetermined distance from the parts to be welded, the main arc is excited between the non-consumable electrode and the parts to be welded at the standby current of the electrode, and then welding is performed at the rated current of the electrode, feeding a filler wire at a constant speed, which is heated, passing through it through an arc the heating current from a separate source of heating the direct current. In the pulsating current mode, specify the reference (Fig. 5) current-voltage characteristic of the main arc from the non-consumable electrode for a given constant value of the filler wire feed speed, while adjusting the welding current of the non-consumable electrode, the real dynamic current-voltage characteristic of the main arc for the specified constant value of the feed speed is taken filler wire, for which the current and voltage of the non-consumable electrode are measured in the interval of increase in current in each cycle, compared with the reference wave t-voltage characteristic, the average deviation value determined actual current-voltage characteristic of the reference for all clocks rise interval formed control action proportional to the mean value of the deviation and compensate this influence average value of the corresponding deflection by changing the distance between the non-consumable electrode and the welded parts.
При этом генерируют серию импульсов синхронизации, каждый из которых формируют в момент перехода через нуль одного из шести линейных напряжений трехфазной промышленной сети. С помощью этих импульсов разбивают во времени весь процесс автоматического регулирования и управления дуговой сваркой на последовательно сменяющие друг друга К-е такты, каждые N из которых составляют j-й цикл управления, причем измерения тока и напряжения неплавящегося электрода осуществляют по переднему фронту каждого импульса синхронизации в начале каждого такта управления. In this case, a series of synchronization pulses is generated, each of which is formed at the moment of zero transition of one of the six linear voltages of a three-phase industrial network. With the help of these pulses, the entire process of automatic regulation and control of arc welding is divided into successive Kth cycles, each N of which make up the jth control cycle, and the current and voltage of the non-consumable electrode are measured along the leading edge of each synchronization pulse at the beginning of each control cycle.
На каждом j-м цикле формируют управляющее воздействие Xнэj в цифровом виде для позиционного электропривода перемещения головки по отклонению в соответствии с соотношением
xнэj=kэпг•δнэj ... (1)
где Xнэj управляющее воздействие для электропривода перемещения головки с неплавящимся электродом;
Kэпг коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик электропривода сварочной головки;
δнэj среднее расчетное отклонение для j-го цикла реальной вольт-амперной характеристики от эталонной.On each j-th cycle, a control action X Ney is generated in digital form for the positional electric drive moving the head in deviation in accordance with the ratio
x nej = k epg • δ nej ... (1)
where X nej control action for the electric drive moving the head with a non-consumable electrode;
K epg coefficient of proportionality, depending on the characteristics of the electric drive of the welding head;
δ nej the average calculated deviation for the j-th cycle of the real current-voltage characteristics from the reference.
Управляющее воздействие Xнэj преобразуют из цифровой в аналоговую форму и подают полученный аналоговый сигнал напряжения на аналоговый вход электропривода 26 перемещения сварочной головки 100 в каждом К-м такте управления до того такта (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение.The control action X NJ is converted from digital to analog form and the received analog voltage signal is supplied to the analog input of the electric drive 26 for moving the welding head 100 in each Kth control cycle until that cycle of the (j + 1) -th cycle in which its new one is determined value.
Отклонение реальной вольт-амперной характеристики от эталонной (рассогласование) находят путем определения среднего его значения по формуле:
где UнэК текущее К-e значение напряжения между неплавящимся электродом и изделием из свариваемых деталей;
UэтК текущее К-e значение напряжения эталонной вольт-амперной характеристики для К-го значения тока;
m число измерений за интервал нарастания импульса тока.The deviation of the real volt-ampere characteristics from the reference (mismatch) is found by determining its average value by the formula:
where U neK current K-e voltage value between the non-consumable electrode and the product from the welded parts;
U etK current K-e voltage value of the reference volt-ampere characteristic for the K-th current value;
m is the number of measurements over the interval of rise of the current pulse.
Значение среднего отклонения δнэj запоминают в ячейке ОЗУ блока 4 памяти. Оно может отличаться от предыдущего значения δнэ(j-1), вычисленного на (j-1)-м цикле управления. До момента окончания вычисления среднего отклонения в текущем j-м цикле на электропривод выдавалось в каждом такте управляющее воздействие, рассчитанное по отклонению δнэ(j-1) предыдущего цикла. Эти значения отклонения и управляющего воздействия следует сменить, что и выполняется на очередном К-м такте текущего j-го цикла, наступающем после того такта, на котором закончилось вычисление отклонения δнэj. Затем по формуле (1) вычисляется новое значение управляющего воздействия Xнэj, которое преобразуют в аналоговую форму и подают новое значение аналогового сигнала на вход электропривода 26 в каждом такте управления до расчета новых значений среднего отклонения и управляющего воздействия.The value of the mean deviation δ nej is stored in the RAM cell of the memory unit 4. It may differ from the previous value δ ne (j-1) calculated on the (j-1) -th control cycle. Until the end of the calculation of the average deviation in the current j-th cycle, the control action in each cycle was calculated based on the deviation δ ne (j-1) of the previous cycle. These values of the deviation and the control action should be changed, which is performed at the next Kth measure of the current j-th cycle, which comes after the cycle at which the calculation of the deviation δ nej ended . Then, using the formula (1), a new value of the control action X nej is calculated , which is converted into an analog form and a new value of the analog signal is input to the input of the electric drive 26 in each control cycle until the calculation of new values of the average deviation and control action.
Особенностями способа являются следующие. После возбуждения дуги через время, необходимое для того, чтобы образовавшаяся сварочная ванна достигла своих установившихся размеров, подают присадочную проволоку 102 в область анодного пятна 114 дуги 112 (фиг. 3) с оптимальной скоростью Vпоп и одновременно перемещают электрод 101 и присадочную проволоку 102 в направлении сварки со скоростью Vсв. Присадочную проволоку подают в анодное пятно дуги в связи с тем, что в анодном пятне выделяется наибольшее количество тепла от сварочной дуги и в этом месте присадочная проволока получает максимальное количество тепла от сварочной ванны. Оптимальная скорость Vпоп подачи присадочной проволоки выбирается из следующих соображений. При скорости подачи, меньшей оптимальной, наблюдается капельный механизм переноса металла присадочной проволоки, так как она в этом случае плавится в объеме дуги. Это снижает производительность процесса сварки. При скорости подачи значительно большей оптимальной, присадочная проволока не успевает плавиться в области анодного пятна дуги, проходит в сварочную ванну, может даже уткнуться в ее дно и изогнуться, что приводит к избытку присадочной проволоки в сварочной ванне, и обусловливает появление несплавлений и металлических включений, а в конечном счете к нарушению процесса сварки. Существует максимально допустимая скорость Vпmax подачи присадочной проволоки, которая в (1,2-1,5) раз больше ее оптимальной скорости, при которой проволока проходит более длинный путь в сварочной ванне, но не достигает ее дна вследствие расплавления, что обеспечивает дополнительный подогрев проволоки.The features of the method are as follows. After arc excitation, after the time required for the formed weld pool to reach its steady-state dimensions, filler wire 102 is fed into the region of the anode spot 114 of arc 112 (Fig. 3) with the optimal speed V pop and simultaneously the electrode 101 and filler wire 102 are moved direction of welding at a speed of V St. The filler wire is fed into the anode spot of the arc due to the fact that the greatest amount of heat from the welding arc is generated in the anode spot and in this place the filler wire receives the maximum amount of heat from the weld pool. The optimal speed V pop filler wire is selected from the following considerations. When the feed rate is less than optimal, a droplet mechanism of metal transfer of the filler wire is observed, since in this case it melts in the arc volume. This reduces the productivity of the welding process. At a feed rate much higher than the optimum, the filler wire does not have time to melt in the region of the anode spot of the arc, passes into the weld pool, may even bury itself in its bottom and bend, which leads to an excess of filler wire in the weld pool, and causes the appearance of fusion and metal inclusions, and ultimately to disruption of the welding process. There is a maximum permissible filler wire speed V p max , which is (1.2-1.5) times greater than its optimum speed, at which the wire travels a longer path in the weld pool, but does not reach its bottom due to melting, which provides additional heating wire.
Таким образом, оптимальная скорость Vпоп подачи проволоки характеризуется границей перехода механизма переноса металла проволоки струйного в капельный.Thus, the optimal wire feed speed V pop is characterized by the transition boundary of the transfer mechanism of the metal wire to drop metal.
Из аналогичных соображений выбирают и оптимальную скорость сварки Vсв.From similar considerations, the optimal welding speed V St.
Одновременно с операциями по стабилизации длины дугового промежутка между неплавящимся электродом и изделием выполняют операции контроля величины электрической мощности, затрачиваемой на подогрев присадочной проволоки за время одного цикла. Для этого в каждом К-м такте по переднему фронту импульса синхронизации измеряют ток iпК и напряжение UпК присадочной проволоки и определяют мгновенную мощность qпК как произведение тока и напряжения
qпK=iпК•UпK (3)
Далее вычисляют среднюю мощность подогрева за j-й цикл из N тактов по формуле:
Затем находят среднее отклонение мощности подогрева как разность некоторого опорного максимального значения мощности Qп зад, определяемого условиями плавления присадочной проволоки, и средней мощности за цикл Qпj:
δпj = Qп зад-Qпj (5)
Значение мощности Qп зад имеет следующий физический смысл. Присадочная проволока, продвигаемая роликами механизма 104 подачи, по направлению к сварочной ванне с постоянной заданной скоростью Vп зад, нагревается проходящим по ней током Iпj до температуры плавления
Плавление проволоки происходит на ее конце, который почти касается сварочной ванны, но не доходит до нее на некоторую величину расстояния lCD (см. фиг. 3, 4), которая может быть различной. Образующая на конце проволоки капля расплавленного металла отрывается от конца проволоки и под воздействием силы веса опускается в сварочную ванну. При этом в проволоке выделяется мощность Qпj, от значения которой за цикл Qпj и зависит величина дугового промежутка от конца проволоки до поверхности сварочной ванны lCD. С увеличением мощности Qпj величина lCD увеличивается вследствие более быстрого расплавления проволоки, с уменьшением мощности Qпj величина lCD уменьшается.Simultaneously with operations to stabilize the length of the arc gap between the non-consumable electrode and the product, operations are performed to control the amount of electric power spent on heating the filler wire in one cycle. To do this, in each Kth step, the current i pK and the voltage U pK of the filler wire are measured along the leading edge of the synchronization pulse and the instantaneous power q pK is determined as the product of current and voltage
q pK = i pK • U pK (3)
Next, calculate the average heating power for the j-th cycle of N cycles by the formula:
Then find the average deviation of the heating power as the difference of some reference maximum value of power Q p back , determined by the conditions of melting of the filler wire, and the average power per cycle Q pj :
δ pj = Q p ass -Q pj (5)
The value of power Q n ass has the following physical meaning. The filler wire, promoted by the rollers of the feed mechanism 104, towards the weld pool with a constant predetermined speed V p ass , is heated by the current I pj passing through it to the melting temperature
The wire melts at its end, which almost touches the weld pool, but does not reach it by a certain distance l CD (see Figs. 3, 4), which can be different. A drop of molten metal forming at the end of the wire is torn off from the end of the wire and lowered into the weld pool under the influence of a force of weight. In this case, the power Q pj is released in the wire, the value of which for the cycle Q pj determines the size of the arc gap from the end of the wire to the surface of the weld pool l CD . With an increase in power Q pj, the value of l CD increases due to faster melting of the wire, with a decrease in power Q pj, the value of l CD decreases.
Значение мощности, при котором при неизменной скорости Vп1 расплавляемый конец присадочной проволоки находится на расстоянии от поверхности сварочной ванны, равном удвоенному значению диаметра dп проволоки, т.е.The value of power at which at a constant speed V p1 the melted end of the filler wire is at a distance from the surface of the weld pool, equal to twice the diameter d p of the wire, i.e.
lCD 2dп, (7)
является опорным заданным значением Qп Qп зад. Это значение мощности определяется экспериментальным или расчетным путем.l CD 2d p , (7)
is the reference setpoint Q p Q p ass . This power value is determined experimentally or by calculation.
Мощность подогрева проволоки регулируют изменяя ток подогрева iп следующим образом:
если δпj<0, то ток проволоки Iп уменьшают;
если δпj>0, то ток проволоки увеличивают;
если δпj= 0, то ток Iп оставляют неизменным.The heating power of the wire is regulated by changing the heating current i p as follows:
if δ pj <0, then the wire current I p is reduced;
if δ pj > 0, then the wire current is increased;
if δ pj = 0, then the current I p is left unchanged.
Для этого на каждом j-м цикле формируют управляющее воздействие Xпj в цифровом виде для источника подогрева присадочной проволоки в соответствии с соотношением
xпj= kпп•δпj (8)
где Xпj управляющее воздействие, подаваемое на вход источника подогрева присадочной проволоки;
Kпп коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик канала передачи и источника питания подогрева присадочной проволоки;
δпj среднее расчетное отклонение для j-го цикла реальной мощности подогрева от опорной заданной.For this, at each jth cycle, a control action X pj is generated in digital form for the source of heating of the filler wire in accordance with the ratio
x pj = k p • δ pj (8)
where X pj control action applied to the input of the source of heating of the filler wire;
K pp proportionality coefficient, depending on the characteristics of the transmission channel and the power source for heating the filler wire;
δ pj the average calculated deviation for the j-th cycle of the real heating power from the reference set.
Управляющее воздействие Xпj преобразуют из цифровой в аналоговую форму и подают полученный аналоговый сигнал напряжения на аналоговый вход задания источника 118 подогрева с выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования в каждом К-м такте управления до того такта (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение.The control action X pj is converted from digital to analog form and the received analog voltage signal is supplied to the analog input of the
Значение среднего отклонения δпj запоминают в специальной ячейке ОЗУ блока 4 памяти. Оно может отличаться от предыдущего значения δп(j-1), вычисленного на предыдущем (j-1)-м цикле управления. До момента окончания вычисления среднего отклонения мощности подогрева в текущем j-м цикле на вход источника подогрева в каждом такте выдавалось управляющее воздействие Xп(j-1), рассчитанное по отклонению δп(j-1) предыдущего цикла. Эти значения отклонения и управляющего воздействия следует сменить, что и выполняется на очередном К-м такте текущего j-го цикла, наступающем после того такта, на котором закончилось вычисление отклонения δпj. Затем по формуле (8) вычисляют новое значение Хпj, которое преобразуют в аналоговую форму и подают новое значение аналогового сигнала на вход задания источника 118 подогрева с выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования в каждом К-м такте управления до тока такта очередного (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение и т.д.The value of the average deviation δ pj is stored in a special RAM cell of the memory unit 4. It may differ from the previous value of δ p (j-1) calculated on the previous (j-1) -th control cycle. Until the calculation of the average deviation of the heating power in the current j-th cycle is completed, the control action X p (j-1) calculated from the deviation δ p (j-1) of the previous cycle was issued to the input of the heating source in each cycle. These values of the deviation and the control action should be changed, which is performed at the next Kth step of the current j-th cycle, which comes after the cycle at which the calculation of the deviation δ pj ended . Then, using the formula (8), a new value of X pj is calculated , which is converted into an analog form and a new value of the analog signal is input to the input of the
В результате даже при наличии пульсирующего тока неплавящегося электрода механизм переноса присадочного металла из проволоки в сварочную ванну не изменяется, т.е. стабилизируется, что обеспечивает высокое качество сварного шва. As a result, even in the presence of a pulsating current of a non-consumable electrode, the mechanism for transfer of the filler metal from the wire to the weld pool does not change, i.e. stabilizes, which ensures high quality weld.
Указанный способ может быть осуществлен с помощью различных сочетаний совокупностей технических средств и реализуемых ими алгоритмов. Общий алгоритм управления сварочной установкой приведен, например, в патенте США N 4418266, он достаточно подробно отображает управление всеми функциональными механизмами и блоками сварочной установки. Ниже приведено описание блоков алгоритма, соответствующего блок-схемам на фиг. 9, реализуемого на предлагаемом устройстве и базирующегося на новых, отличительных признаках последнего. The specified method can be implemented using various combinations of sets of technical means and the algorithms they implement. A general welding machine control algorithm is given, for example, in US Pat. No. 4,418,266; it displays in sufficient detail the control of all the functional mechanisms and units of the welding installation. The following is a description of the blocks of the algorithm corresponding to the flowcharts in FIG. 9, implemented on the proposed device and based on new, distinguishing features of the latter.
Блок 201: "Начало". Block 201: Beginning.
Этому блоку соответствует запуск основной части управляющей программы, например, путем подачи команды "пуск" с клавиатуры дисплея. This block corresponds to the launch of the main part of the control program, for example, by issuing the "start" command from the display keyboard.
Блок 202: "Инициализация". Block 202: Initialization.
Микропроцессорный вычислительный блок 2 выполняет первоначальные сброс, установку в исходное состояние всех внешних устройств и блоков и подготовку рабочих ячеек памяти, включает систему прерываний микропроцессора 3 и включает в нее блоки 7, 12 и 16, способные вызвать прерывания, и затем запрещает прерывания микропроцессора.
Блок 203: "Установка признака начального режима". Block 203: "Setting the sign of the initial mode."
В соответствующий бит R ячейки памяти "слово состояния программы" заносится 1, что указывает на то, что идет начальный режим программы. Кроме того, устанавливается в нуль счетчик интервалов синхронизации, т.е. К 0. In the corresponding bit R of the memory cell, “program status word” is entered 1, which indicates that the initial program mode is in progress. In addition, the synchronization interval counter is set to zero, i.e.
Блок 204: "Прием системной информации". Block 204: "Reception of system information."
Заданные начальные значения кода режима работы установки, величины дугового промежутка, величины дежурного тока, амплитуды импульса, длительностей цикла Тц, фронта нарастания тока Тф, мощности подогрева присадочной проволоки Qп зад, скорости ее подачи Vп зад и др. считываются микропроцессором через параллельный интерфейс 6 и блок 14 ввода дискретных сигналов по каналам 49-77, 50-78 и др. из блока 8 формирования заданий и коэффициентов или из ОЗУ.The set initial values of the operating mode code, the value of the arc gap, the magnitude of the standby current, the amplitude of the pulse, the duration of the cycle T c , the front of the current T f , the heating power of the filler wire Q p back , its feed speed V p back , etc. are read by the microprocessor through
Блок 205: "Анализ кода режима". Block 205: "Analysis of the mode code."
При побитовом анализе двоичного кода режима работы установки и устройства управления могут быть реализованы различные разветвления алгоритма в зависимости от значений битов заданного кода режима. Для упрощения и определенности ниже рассматривается режим автоматической работы, при котором кроме других функций осуществляется стабилизация среднего значения мощности пульсирующего постоянного тока подогрева присадочной проволоки за время цикла Тц.In bitwise analysis of the binary code of the operating mode of the installation and the control device, various branches of the algorithm can be implemented depending on the values of the bits of the specified mode code. For simplicity and certainty, the automatic operation mode is considered below, in which, among other functions, the average value of the power of the pulsating direct current of the filler wire is heated during the cycle T c .
Блок 206: "Установка механизмов и сварочной горелки в начальное положение"
Микропроцессор 3 управляющей микроЭВМ 2 выдает последовательность команд в блок 9 сопряжения на коммутацию соответствующих цепей управления сварочной установки, установление нулевых значений величины сварочных напряжений и тока, скорости сварки, скоростей подачи присадочной проволоки и перемещений сварочной горелки по осям ее движения (на чертежах не показаны). Затем микропроцессор выдает команду на перемещение сварочной горелки 100 в ее начальное положение, величина которого lднэо может либо выбираться из блока 4 памяти, либо задаваться переключателями блока 8 формирования заданий и коэффициентов.Block 206: "Installing the mechanisms and the welding torch in the initial position"
The
Далее с выхода 121 блока 15 цифроаналогового преобразования выдается на вход блока 116 усиления мощности электропривода 117 сигнал задания, соответствующий заданному начальному значению скорости Vпо подачи присадочной проволоки.Then, from the
С выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования на вход источника 118 подогрева присадочной проволоки подается сигнал начального напряжения Uпхх холостого хода, необходимый для возбуждения дуги при касании проволокой 102 поверхности свариваемого изделия 21.From the
Блок 207: "Определение начального значения угла отпирания"
По заданному значению дежурного тока Iнэ1 выполняется расчет начального значения угла отпирания α1 для следующего (К 1) интервала синхронизации
Полученное значение угла умножается на масштабный коэффициент Kα пересчета угла в код временного интервала, и результат записывается в ячейку ОЗУ текущего значения угла отпирания с именем CALP. Этот код далее в соответствии с алгоритмом будет выдан на информационный вход одного из программно-управляемых счетчиков (таймеров) блока 12.Block 207: "Determining the initial value of the unlock angle"
Given the value of the standby current I ne1 , the initial value of the unlocking angle α 1 is calculated for the next (K 1) synchronization interval
The obtained angle value is multiplied by the scale factor K α of converting the angle into the time interval code, and the result is written into the RAM cell of the current unlock angle value with the name CALP. This code is further in accordance with the algorithm will be issued to the information input of one of the program-controlled counters (timers) of
Блок 208: "Разрешить прерывания". Block 208: Allow Interrupts.
Так как все расчетные и подготовительные операции выполнены, то дается команда разрешить прерывания микропроцессора 3. Since all the calculation and preparatory operations have been completed, a command is given to allow interruptions of
Блок 209: "Сброс признака начального режима". Block 209: "Reset sign of the initial mode."
Этот блок и все последующие принадлежат циклически повторяющемуся участку программы в отличие от блоков 201.207, характеризующих начальный ее участок. Чтобы отличить циклически повторяющийся участок программы, признак R начального режима в слове состояния программы сбрасывается (R: 0). This block and all subsequent ones belong to a cyclically repeating section of the program, in contrast to blocks 201.207 characterizing its initial section. In order to distinguish a cyclically repeating program section, the initial mode flag R in the program status word is reset (R: 0).
Блок 210: "Прием системной информации". Block 210: "Receiving system information."
Этот блок идентичен блоку 204, отличие заключается только в том, что микропроцессором считываются текущие заданные значения системных параметров выбранного режима работы сварочной установки и устройства управления ею, которые могут быть изменены оператором в любой момент времени с помощью цифровых задатчиков блока 8 формирования заданий и коэффициентов. This block is identical to block 204, the only difference is that the microprocessor reads the current setpoint values of the system parameters of the selected operating mode of the welding machine and its control device, which can be changed by the operator at any time using the digital controllers of the
Блок 211: "Анализ кода режима". Block 211: "Analysis of the mode code."
Этот блок идентичен блоку 205, отличие заключается в том, что он имеет разветвление и выход на останов работы микропроцессора 3. При установке переключателя кода режима работы в соответствующее "командному останову" положение бит "работа" (его обозначение "W") кода режима на выходе 49 блока 8 формирования заданий и коэффициентов принимает нулевое значение, которое воспринимается микропроцессором 3 через блок 9 сопряжения как команда на останов и прекращение работы устройства управления. This block is identical to block 205, the difference is that it branches and exits to stop the
Блок 212: "Требуется ли останов?". Block 212: "Is a stop necessary?"
Анализируется содержимое бита W "работа" в считанном с программных переключателей кода режима работы. Если W 0, то программа переходит к блоку 213, если W 1, то к блоку 214. The contents of the W bit "work" in the mode of operation read from the software switches are analyzed. If
Блок 213: "Останов". Block 213: Stop.
Так как бит W принял нулевое значение, то программа перешла к этому блоку. Здесь происходит останов управляющей программы и всего устройства управления сварочной установкой и выход микропроцессора в программу "Диспетчер" для установления связи с оператором. Since the W bit took a zero value, the program switched to this block. Here, the control program and the entire control device of the welding installation are stopped and the microprocessor enters the "Dispatcher" program to establish communication with the operator.
Блок 214: "Определение количества тактов в цикле". Block 214: "Determining the number of measures in a loop."
По заданным значениям длительностей цикла Tц, фронта Тф, вершины Тв, спада Тc, паузы Tп программа рассчитывает количество тактов управления в каждом из этих интервалов путем деления любой из этих величин на длительность такта управления, которая составляет
Число тактов в цикле равно
Число тактов на интервале фронта Тф импульса тока равно
Блок 215: "Расчет следующего значения угла отпирания".Based on the given values of the cycle durations T c , the front T f , the top T c , the fall T c , the pause T p, the program calculates the number of control cycles in each of these intervals by dividing any of these values by the duration of the control cycle, which is
The number of measures in the loop is
The number of ticks on the interval of the front T f of the current pulse is
Block 215: "Calculation of the next value of the unlocking angle."
По заданным и текущим значениям Iнэ1, Iнэ2, IнэК микропроцессором рассчитывается в соответствии с принятым законом регулирования угол αK+1 отпирания для следующего вентиля трехфазного силового моста в источнике питания дуги. Затем полученное значение угла αK+1 умножается на коэффициент Kα/ пересчета угла в код временного интервала, и результат помещается в ячейку ОЗУ CALP, этот код в дальнейшем выдается в последующих блоках программы на информационные входы программируемых таймеров.According to the set and current values of I ne1 , I ne2 , I neK, the unlocking angle α K + 1 for the next valve of the three-phase power bridge in the arc power source is calculated by the microprocessor in accordance with the adopted regulation law. Then, the obtained value of the angle α K + 1 is multiplied by the coefficient K α / conversion of the angle into the time interval code, and the result is placed in the CALP RAM cell, this code is subsequently issued in the subsequent program blocks to the information inputs of programmable timers.
Блок 216: "Есть признаки требования расчета отклонений dнэj, δпj?".Block 216: "There are signs of the requirement for calculating the deviations d nej , δ pj ?".
Анализируется последовательно наличие единичных значений признаков DNJ и DPI требований расчета отклонений соответственно δнэj и δпj. Если DNJ 0 и DPJ 0, то расчет отклонений не требуется, и программа переходит вновь к блоку 208. Если DNJ 1 или DPJ 1, то программа переходит к блоку 217.The presence of unit values of the DNJ and DPI attributes of the requirements for calculating deviations, respectively, δ nej and δ pj, is analyzed successively . If
Блоки 217, 218: "Расчет отклонения реальной в.а.х. от эталонной. Расчет управляющих воздействий".
Так как массивы вольт-амперных характеристик набраны, то в соответствии с формулами (2) и (1) выполняются расчеты отклонения δнэj реальной в.а.х. от эталонной и управляющего воздействия Хнэj для позиционного электропривода перемещения горелки.Since the arrays of volt-ampere characteristics are collected, in accordance with formulas (2) and (1), the deviations δ nej of the real V.A.H. are calculated. from the reference and control action of X nej for the positional electric drive of the burner movement.
Далее по формуле (5) выполняется расчет среднего отклонения δпj мощности подогрева присадочной проволоки и по формуле (8) управляющего воздействия Хпj для источника подогрева проволоки.Then, according to formula (5), the average deviation δ pj of the heating power of the filler wire is calculated and according to formula (8) of the control action X pj for the source of heating of the wire.
Процесс вычислений может не уложиться в оставшийся интервал (фиг. 6) времени текущего К-го такта управления, поэтому расчеты выполняются по этапам с установкой специальных признаков, указывающих на завершение выполненных этапов расчета. The calculation process may not fit into the remaining interval (Fig. 6) of the time of the current K-th control cycle, therefore, the calculations are performed in stages with the installation of special features indicating the completion of the calculation steps.
Блок 219: "Расчет управляющих воздействий закончен?". Block 219: "Calculation of control actions over?".
По состоянию последнего из этапных признаков определяется, завершен ли расчет управляющего воздействия Хнэj или Хпj. Если этот признак равен нулю, то программа возвращается к анализу предыдущих этапных признаков. Если он равен единице, то программа переходит к блоку 220.According to the state of the last of the stage signs, it is determined whether the calculation of the control action X nej or X pj is completed . If this characteristic is equal to zero, then the program returns to the analysis of the previous stage signs. If it is equal to one, then the program proceeds to block 220.
Блок 220: "Установить признаки смены значений управляющих воздействий". Block 220: "Set the signs of a change in the values of the control actions."
В этом блоке заменяется значение ячейки ОЗУ XNJ, в нее записывается новое значение, вычисленное в предыдущем блоке 219. Затем сбрасывается признак DNJ (DNJ: 0). Устанавливается признак GN требования выдачи управляющего воздействия на электропривод 26 (GN: 1). In this block, the value of the XNJ RAM cell is replaced, the new value calculated in the
При условии окончания расчета управляющего воздействия Хпj заменяется содержимое ячейки ОЗУ XPJ, в нее записывается новое значение, вычисленное в предыдущем блоке 219. Затем сбрасывается признак DPJ (DPJ: 0). Устанавливается признак GP требования выдачи управляющего воздействия на вход источника подогрева присадочной проволоки (GP: 1).Provided that the calculation of the control action X pj is completed, the contents of the XPJ RAM cell are replaced, the new value calculated in the
Блок 221: "Прерывание от импульса синхронизации с сетью". Block 221: "Interruption from the synchronization pulse with the network."
При достижении каким-либо из линейных напряжений питающей сети нулевого уровня (фиг. 6), блок 7 синхронизации с сетью вырабатывает на своем импульсном выходе 48 узкий импульс, который поступает на вход блока 11 контроллера и через блок 100 гальванического разделения поступает на выход 41 блока 9 сопряжения и далее на вход 34 параллельного интерфейса 16. Этот импульс своим передним фронтом воздействует на систему прерываний микропроцессора 3, который входит в режим прерывания. При этом он переходит к подпрограмме обслуживания прерываний от импульсов синхронизации и в качестве первой из операций осуществляет перезапись содержимого регистров микропроцессора в стековую область ОЗУ блока 4 памяти. When any of the line voltages of the supply network reaches zero level (Fig. 6), the
Блок 222: "Прием байта информации от блока синхронизации. Сброс ТРАВ". Block 222: "Receiving a byte of information from the synchronization block. RESET GRAVES."
Микропроцессор 3, получив сигнал прерывания, выставляет в соответствии с программой в ПЗУ на выходе 31 параллельного интерфейса 6 адрес блока 7 синхронизации с сетью и вырабатывает последовательно сначала цикл "вывод", а затем цикл "ввод". Выданный адрес поступает на вход 38 блока 9 сопряжения и далее через блок 100 гальванического разделения, блок 11 контроллера на вход 75 блока 14 ввода пассивных дискретных сигналов, в котором он дешифруется по сигналу "вывод", в результате чего на импульсном выходе 79 блока 14 появляется строб, поступающий на вход 46 блока 7 синхронизации с сетью. По сигналу "ввод" байт входной информации поступает с информационного выхода 47 блока 7 синхронизации с сетью на вход 76 блока 14 ввода дискретных пассивных сигналов, а затем через блок 11 контроллера, блок 10 гальванического разделения на информационный вход 29 параллельного интерфейса 6. Одновременно импульсом "ввод" по входу 46 сбрасывается триггер требования прерывания в блоке 7 синхронизации с сетью и на выходе 48 блока 7 появляется низкий уровень напряжения, который поступает на вход 63, далее через блок 11 контроллера и блок 10 гальванического разделения на выход 41 блока 9 сопряжения. В результате восстановление низкого уровня на входе 34 "Требование А" параллельного интерфейса 6 приводит к прекращению аппаратного режима прерывания и позволяет микропроцессору 3 перейти к выполнению следующего блока подпрограммы обслуживания прерываний от нуль-органов. The
Блок 223: "Анализ байта входной информации. Выбор очередного вентиля. Запуск таймера". Block 223: "Analysis of the input byte. Selecting the next valve. Starting the timer."
Микропроцессор анализирует побитно код состояния полярностей фаз линейных напряжений сети и по нему определяет, зона какого вентиля имеет место в данный момент времени. Далее осуществляется выбор номеров пары очередных "включаемого" и "подтверждаемого" вентилей силового тиристорного моста источника 22 питания дуги, т.е. определяется, какой код нужно вывести из блока 6 в блок 13 после отработки соответствующим счетчиком угла αк. Затем в соответствии с номером включаемого вентиля выбирается номер таймера (программно-управляемого счетчика), подлежащего загрузке и запуску. Номер таймера, занимающий два бита 07 и 06 в 16-битном управляющем слове вывода, приформировывается к шестибитному коду включаемой пары вентилей (биты 00. 05). Сформированное таким образом управляющее слово заносится в ячейку динамического массива (ДМ) управляющих слов вывода, а содержимое указателя текущего адреса динамического массива наращивается, т.е. слово помещается в следующую свободную ячейку ОЗУ блока 4 памяти.The microprocessor analyzes bit by bit the status code of the polarities of the phases of the line voltage of the network and determines from it the zone of which gate takes place at a given time. Next, a selection is made of the pair numbers of the next “switched on” and “confirmed” valves of the power thyristor bridge of the arc power source 22, i.e. it is determined which code should be displayed from
Далее формируется и по информационному каналу 60.67 выдается код управления блоком 12 таймеров, содержащий адрес выбранного таймера в старших битах 13 и 12 и двоичный код временного интервала αк из ячейки ОЗУ CALP в младших битах. Одновременно по каналу 62-69 управления блоком 12 таймеров выдается сигнал "вывод", после получения которого выбранный таймер запускается.Then, a control code for
Блок 224: "Прием информации о величине тока сварочной дуги". Block 224: "Receiving information about the value of the current of the welding arc."
Микропроцессор 3 через параллельный интерфейс 6 выдает в блок 9 сопряжения адрес канала 91, по которому вводится информация от преобразователя 24 сигнала о мгновенном значении тока сварочной дуги неплавящегося электрода, и команду на преобразование этого аналогового сигнала. После окончания преобразования блок 17 выдает сигнал требования обслуживания ТРБВ, в ответ микропроцессор вырабатывает сигнал ВВВ, по которому сбрасывается сигнал ТРВВ и считывается код значения тока сварочной дуги. The
Блок 225: "Дуга зажглась?"
В этом блоке по величине тока iнэ производится анализ, зажглась ли сварочная дуга неплавящегося электрода. Если дуга зажглась iнэ>0, то программа переходит к блоку 228. Если iнэ 0, то дуга не зажглась, программа переходит к блоку 226.Block 225: "Is the arc lit?"
In this block, by the magnitude of the current i ne , an analysis is made whether the welding arc of the non-consumable electrode has been ignited. If the arc is ignited i ne > 0, then the program proceeds to block 228. If
Блок 226: "Сброс счетчика тактов". Block 226: "Reset cycle counter."
Так как дуга не зажглась, то сварка на дежурном токе не началась и требуется повтор процедуры включения вентилей источника питания. Поэтому счетчик тактов управления обнуляется К: 0. Сбрасываются также признак требования вычисления средних отклонений DNJ: 0 и DPJ: 0. Устанавливается признак начала формирования фронта импульса тока FI: 1. Since the arc was not ignited, welding on standby current did not start and a repeat of the procedure for turning on the valves of the power source is required. Therefore, the counter of control clock cycles is reset to K: 0. The flag for calculating the average deviations DNJ: 0 and DPJ: 0 is also reset. The flag for the formation of the front of the current pulse FI: 1 is set.
Блок 227: "Выход из прерывания на блок 209". Block 227: "Exit from interrupt to block 209".
В этом блоке осуществляется выход микропроцессора из режима прерывания от нуль-органов блока 7 синхронизации с сетью, и программа переходит к блоку 209. In this block, the microprocessor exits from the interrupt mode from the null organs of the
Блок 228: "Прием технологической информации". Block 228: "Receiving technological information."
На этот блок программа переходит после блока 225 в случае наличия тока дуги неплавящегося электрода Iнэ>0. Аналогично процедура считывания величины тока, которая описана выше в блоке 224, микропроцессор считывает величину напряжения дуги неплавящегося электрода (НЭ) UнэК, тока iпК и напряжения UпК присадочной проволоки и полученные значения тока и напряжения заносит в соответствующие массивы ОЗУ блока 4 памяти.The program switches to this block after
Блок 229: "Нарастить счетчик тактов". Block 229: "Increase the measure of the clock."
Счетчик тактов управления К наращивается на единицу. (К: К + 1). The control clock counter K is incremented by one. (K: K + 1).
Блок 230: "Цикл j закончен?"
Производится анализ значения кода в счетчике тактов управления, достиг ли он заранее определенного в блоке 207 значения N, характеризующего окончание j-го цикла и импульса тока сварки. Если K<N, то программа переходит к блоку 232. Если K≥N, то к блоку 231.Block 230: "Cycle j complete?"
An analysis of the code value in the counter of control clock cycles is carried out, whether it has reached the value N predefined in
Блок 231: "Сброс счетчика тактов. Переход к следующему циклу". Block 231: "Reset the cycle counter. Go to the next cycle."
Так как очередной j-й цикл закончен, то счетчик тактов управления обнуляется К: 0. Программа должна перейти к формированию фронта импульса тока очередного (j+1)-го цикла. Поэтому признак начала формирования фронта импульса тока устанавливается FI: 1. Since the next j-th cycle is completed, the counter of control clock cycles is reset to K: 0. The program should go to the formation of the current pulse front of the next (j + 1) -th cycle. Therefore, the sign of the beginning of the formation of the front of the current pulse is set by FI: 1.
Блок 232: "Массив из m значений набран?"
Производится анализ значения кода в счетчике тактов управления, достиг ли он заранее определенного в блоке 214 значения m, характеризующего окончание интервала фронта импульса тока. Если К<m, то программа переходит к блоку 234. Если К≥m, то формирование фронта импульса тока закончено, программа переходит к блоку 233.Block 232: "An array of m values is typed?"
An analysis of the code value in the counter of control clock cycles is carried out, whether it has reached the value m, predetermined in
Блок 233: "Установка признака требования вычисления среднего отклонения в.а.х."
Выполняется сброс признака формирования фронта импульса тока FI: 0. Устанавливается признак требования вычисления среднего значения отклонения δнэj; динамической реальной в.а.х. от эталонной в.а.х. т.е. DNJ принимает значение, равное единице (DNJ: 1).Block 233: "Setting the sign of the requirement to calculate the average deviation of the VAH"
The flag for the formation of the front of the current pulse FI is reset: 0. The flag for calculating the average value of the deviation δ nej is set ; dynamic real wah from the reference v.a.kh. those. DNJ takes a value of one (DNJ: 1).
Блок 234: "Расчет текущего отклонения"
Выполняется расчет текущего отклонения δнэк динамической реальной в.а.х. от эталонной в.а.х. по формуле
δнэк= Uнэк-Uэт.к.
Полученный результат прибавляется к содержимому ячейки ОЗУ с именем SUM, в которой накапливается в каждом такте управления сумма отклонений δнэк.
Блок 235: "Есть требования выдачи управляющих воздействий на электропривод горелки или источник подогрева?"
Программа анализирует наличие единичных значений признаков GN и GP требований выдачи управляющих воздействий на соответственно электропривод перемещения горелки или источник подогрева. Если GN 0 и GP 0, то программа переходит к блоку 238, если GN 1 или GP 1, то к блоку 236.Block 234: "Calculation of the current deviation"
The calculation of the current deviation δ nec of the dynamic real v.a.h. from the reference v.a.kh. according to the formula
δ = U NEC NEC -U et.k.
The result is added to the contents of the RAM cell with the name SUM, in which the sum of deviations δ nec is accumulated in each control cycle.
Block 235: "Are there requirements for issuing control actions on the burner electric drive or heating source?"
The program analyzes the presence of single values of the GN and GP signs of the requirements for issuing control actions on the burner electric drive or heating source, respectively. If
Блок 236: "Формирование управляющего слов электропривода горелки или источника подогрева". Block 236: "The formation of the control words of the electric drive of the burner or source of heating."
Выполняется формирование управляющих слов вывода для блока 15 цифроаналогового преобразования, в старших битах которого помещается адрес соответствующего канала вывода, а в младших код управляющих воздействий Xнэj или Хпj, рассчитанный в блоке 218 (см. таблицу).The output control words are generated for
Блок 237: "Выдача управляющих воздействий на электропривод горелки и источник подогрева". Block 237: "Issuance of control actions on the burner electric drive and heating source."
Микропроцессор 3 выдает коды управляющих слов, сформированных в предыдущем блоке 236, через параллельный интерфейс 6 в блок 9 сопряжения совместно с сигналом ВДВ. Код управляющего воздействия Xнэj попадает в блок 15 цифроаналогового преобразования, преобразуется в нем в аналоговый сигнал напряжения и с выхода 84 блока 15 поступает на вход электропривода 26 перемещения горелки. Механизм 18 перемещения устанавливает горелку в новое положение, зависящее от расчетного значения отклонения δнэj..The
Затем признак GN требования выдачи управляющего воздействия сбрасывается, т.е. GN принимает нулевое значение (GN: 0). Then the sign GN of the requirement for issuing a control action is reset, i.e. GN takes a null value (GN: 0).
Аналогично код управляющего воздействия Xпj, попадает в блок 15 цифроаналогового преобразования, преобразуется в нем в аналоговый сигнал напряжения Uп зад и с выхода 122 блока 15 поступает на вход источника 118 подогрева присадочной проволоки, в результате чего устанавливаются новые заданные значения тока Iп и мощности Qп подогрева присадочной проволоки. Затем признак GP требования выдачи управляющего воздействия Хпj сбрасывается (GP: 0).Similarly, the control action code X pj falls into the digital-to-
Блок 238: "Выдача значений параметров на индикацию". Block 238: "Issuing parameter values to the display."
Для удобства работы оператора-сварщика основные значения параметров выдаются на устройства индикации, если они имеются. К таким параметрам относятся Тц, Тф, δнэj,, Xнэj, δпj, Xпj и др. В этом блоке микропроцессор вырабатывает команды на их вывод.For the convenience of the operator-welder, the basic values of the parameters are issued to the display devices, if any. Such parameters include T c , T f , δ nej , X nej , δ pj , X pj , etc. In this block, the microprocessor generates commands for their output.
Блок 239: "Выход из прерывания на блок 209". Block 239: "Exit from interrupt to block 209".
В этом блоке осуществляется восстановление содержимого рабочих регистров из стека, выход микропроцессора из режима прерывания от нуль-органов блока 7 синхронизации с сетью, и программа переходит к блоку 209. In this block, the contents of the working registers are restored from the stack, the microprocessor leaves the interrupt mode from the null organs of the
Блок 240: "Прерывание от таймера". Block 240: "Timer Interrupt".
После запуска выбранный таймер начинает вычитать из записанного в него в блоках 207, 215 алгоритма начального кода по единице с приходом каждого тактового импульса от задающего генератора высокой частоты. После отсчета соответствующего начальному коду интервала времени в момент обнуления он воздействует через блок приоритета с выхода 66 блока 12 таймеров на вход 27 системы прерываний микропроцессора 3. Последний прерывает свою работу, анализирует вид прерывания, определяет, что прерывание произошло от блока 12 таймеров и переходит на подпрограмму обслуживания прерываний от таймеров, т.е. на данный блок 240. After starting, the selected timer starts to subtract from the initial code written in it in
Блок 241: "Считывание управляющего слова из динамического массива". Block 241: "Reading the control word from the dynamic array."
Микропроцессор 3 считывает очередное управляющее слова из ячейки ОЗУ блока памяти 4 с адресом СО М динамического массива. The
Блок 242: "Включение выбранной пары вентилей". Block 242: "Turning on the selected pair of valves."
В соответствии с кодом в битах 00.05 и считанного из динамического массива управляющего слова микропроцессор выдает через блоки 6, 10, 11 импульсы на отпирание выбранной пары вентилей. Блок 13 распределения отпирающих импульсов усиливает их и выдает соответствующие сигналы напряжения на управляющие электроды включаемого вентиля и предыдущего включенного вентиля для подтверждения проводящего состояния последнего. In accordance with the code in bits 00.05 and the control word read from the dynamic array, the microprocessor generates pulses through
Блок 243: "Подготовка ДМ и сброс таймера". Block 243: "Preparing the DM and reset the timer."
В этом блоке выполняются подготовительные операции, так как информация из первой ячейки ДМ с именем СО М использована, то содержимое всех последующих его ячеек, начиная со второй, переписывается без изменения в соседние ячейки с меньшими номерами, т.е. осуществляется сдвиг массива "вперед" на одну ячейку. После сдвига содержимое указателя текущего адреса уменьшается на 1 шаг. Preparatory operations are performed in this block, since the information from the first DM cell with the name СО М is used, the contents of all its subsequent cells, starting from the second, are overwritten without change to neighboring cells with lower numbers, i.e. the array is shifted "forward" by one cell. After the shift, the contents of the current address pointer are reduced by 1 step.
По информации в битах 07 и 06 выведенного управляющего слова программа определяет, какой из трех таймеров закончил отсчет угла и вызвал текущее прерывание, после чего выполняет сброс триггера прерывания этого таймера импульсным сигналом "ввод", выдаваемым микропроцессором блоком по каналу 32-68. According to the information in
Блок 244: "Снятие импульсов отпирания". Block 244: "Removing the unlock pulses."
Так как очередная пара вентилей включена отпирающими импульсами, выданными в блоке 242, то микропроцессор выдает через параллельный интерфейс 6, блоки 10 и 11 нулевой код в битах 00.05, в соответствии с которым блок 13 снимает импульсы напряжения с управляющих электродов включенной пары вентилей. Since the next pair of gates is turned on by the unlocking pulses issued in
Блок 245: "Выход из прерывания". Block 245: Exit Interrupt.
Происходит выход микропроцессора из режима прерывания от блока 12 программно-управляемых счетчиков, и программа возвращается к той команде, перед которой произошло прерывание. The microprocessor exits the interrupt mode from the
С приходом импульса синхронизации от следующего, очередного, нуль-органа блока 7 весь цикл работы микропроцессорного устройства для управления процессом дуговой сварки повторяется согласно блок-схеме алгоритма от блока 221 через подпрограмму прерывания от нуль-органов (блоки 222.239), далее через блоки 209.220 основной программы и затем подпрограмму прерывания (блоки 240, 245) от блока таймеров для зоны следующего включаемого вентиля. With the arrival of a synchronization pulse from the next, null-organ of
Таким образом, по сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяет повысить качество сварного шва и расширить технологические возможности автоматической сварки путем обеспечения поддержания длины дугового промежутка при сварке в режимах пульсирующего постоянного тока с подачей присадочной проволоки за счет периодического снятия вольт-амперной характеристики дуги в интервале нарастания сварочного тока в каждом импульсе, определения среднего значения отклонения ее от эталонной вольт-амперной характеристики в темпе с процессом, формирования в темпе с процессом соответствующего управляющего сигнала и воздействия им на электропривод перемещения горелки с электродом для автоматического достижения минимума рассогласования. Указанная последовательность операций производится автоматически и синхронно с переменным напряжением промышленной питающей сети без участия человека-оператора. Высокая стабильность синхронизации процесса управления обеспечивает повышение точности и стабильности технологического процесса сварки, что повышает качество сварного соединения. Введенная операция автоматических контроля и регулирования тока, напряжения и мощности в соответствии с предлагаемым способом и исключение ошибок оператора-сварщика приводит к снижению трудоемкости производства сварных соединений. Thus, in comparison with the prototype, the proposed technical solution allows to improve the quality of the weld and expand the technological capabilities of automatic welding by ensuring the maintenance of the length of the arc gap when welding in pulsating DC modes with filler wire by periodically taking the current-voltage characteristics of the arc in the rise interval welding current in each pulse, determining the average value of its deviation from the reference current-voltage characteristics at a pace e with the process, the formation at the pace with the process of the corresponding control signal and the impact on the electric drive of the burner with the electrode to automatically achieve a minimum of mismatch. The specified sequence of operations is performed automatically and synchronously with the alternating voltage of the industrial supply network without the participation of a human operator. High stability of the synchronization of the control process provides increased accuracy and stability of the welding process, which improves the quality of the welded joint. The introduced operation of automatic control and regulation of current, voltage and power in accordance with the proposed method and the elimination of errors of the operator-welder reduces the complexity of the production of welded joints.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4922641 RU2077415C1 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4922641 RU2077415C1 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2077415C1 true RU2077415C1 (en) | 1997-04-20 |
Family
ID=21567055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4922641 RU2077415C1 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2077415C1 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545974C2 (en) * | 2010-05-21 | 2015-04-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Welding system with induction heating system, induction heating system and heating of part processed by welding or cutting |
RU2555308C2 (en) * | 2010-07-14 | 2015-07-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Control over heat feed for welding systems |
RU2593313C2 (en) * | 2011-07-15 | 2016-08-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | System and method of welding with control of electric arc based on digital communication |
US9913320B2 (en) | 2014-05-16 | 2018-03-06 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system travel sensor assembly |
US10244588B2 (en) | 2014-10-14 | 2019-03-26 | Illinois Tool Works Inc. | Hybrid induction heating/welding assembly |
US10462853B2 (en) | 2013-05-28 | 2019-10-29 | Illinois Tool Works Inc. | Induction pre-heating and butt welding device for adjacent edges of at least one element to be welded |
US10638554B2 (en) | 2014-12-23 | 2020-04-28 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods for interchangeable induction heating systems |
RU2726493C2 (en) * | 2018-09-17 | 2020-07-14 | Максим Андреевич Крампит | Device for pulse-arc welding with heating electrode wire |
US10863591B2 (en) | 2014-05-16 | 2020-12-08 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating stand assembly |
US11076454B2 (en) | 2014-05-16 | 2021-07-27 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system temperature sensor assembly |
US11197350B2 (en) | 2014-05-16 | 2021-12-07 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system connection box |
US11510290B2 (en) | 2014-05-16 | 2022-11-22 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system |
-
1991
- 1991-03-27 RU SU4922641 patent/RU2077415C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1683244, кл. B 23 K 9/095, 1988. * |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545974C2 (en) * | 2010-05-21 | 2015-04-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Welding system with induction heating system, induction heating system and heating of part processed by welding or cutting |
US11072035B2 (en) | 2010-05-21 | 2021-07-27 | Illinois Tool Works Inc. | Auxiliary welding heating system |
RU2555308C2 (en) * | 2010-07-14 | 2015-07-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Control over heat feed for welding systems |
US10766089B2 (en) | 2010-07-14 | 2020-09-08 | Illinois Tool Works | Heat input control for welding systems |
RU2593313C2 (en) * | 2011-07-15 | 2016-08-10 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | System and method of welding with control of electric arc based on digital communication |
US9511444B2 (en) | 2011-07-15 | 2016-12-06 | Illinois Tool Works Inc. | Digital communication based arc control welding system and method |
US10442027B2 (en) | 2011-07-15 | 2019-10-15 | Illinois Tool Works Inc. | Digital communication based arc control welding system and method |
US10462853B2 (en) | 2013-05-28 | 2019-10-29 | Illinois Tool Works Inc. | Induction pre-heating and butt welding device for adjacent edges of at least one element to be welded |
US9913320B2 (en) | 2014-05-16 | 2018-03-06 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system travel sensor assembly |
US10863591B2 (en) | 2014-05-16 | 2020-12-08 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating stand assembly |
US11076454B2 (en) | 2014-05-16 | 2021-07-27 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system temperature sensor assembly |
US11197350B2 (en) | 2014-05-16 | 2021-12-07 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system connection box |
US11510290B2 (en) | 2014-05-16 | 2022-11-22 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating system |
US10440784B2 (en) | 2014-10-14 | 2019-10-08 | Illinois Tool Works Inc. | Reduced-distortion hybrid induction heating/welding assembly |
US10244588B2 (en) | 2014-10-14 | 2019-03-26 | Illinois Tool Works Inc. | Hybrid induction heating/welding assembly |
US11172549B2 (en) | 2014-10-14 | 2021-11-09 | Illinois Tool Works Inc. | High-productivity hybrid induction heating/welding assembly |
US10638554B2 (en) | 2014-12-23 | 2020-04-28 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods for interchangeable induction heating systems |
RU2726493C2 (en) * | 2018-09-17 | 2020-07-14 | Максим Андреевич Крампит | Device for pulse-arc welding with heating electrode wire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2077415C1 (en) | Apparatus for controlling process of gas-shield arc welding by non-consumable electrode | |
EP0043588B1 (en) | Pulse arc welding machine | |
EP1782906B1 (en) | Output control method for consumable electrode arc welding power source | |
US4780594A (en) | Method and apparatus for improved control of supply of filler material to a welding location | |
EP0328656A1 (en) | Method of correcting laser beam output power | |
GB2267162A (en) | Control of pulse arc welding. | |
FI910575A0 (en) | Device and method for controlling a welding period | |
US4319124A (en) | Monitoring and feedback controls for a spray welding apparatus | |
US4249061A (en) | Method and apparatus for arc welding | |
CN101249581B (en) | Welding bead shapes emulation device of arc-welding | |
JP3186539B2 (en) | Drop welding mode setting management device for arc welding | |
SU747676A1 (en) | Electro-erosion machine for cutting-out along contour | |
JPS62292317A (en) | Working feed control device in wire electric discharge machine | |
CN108247178A (en) | The output control method of alternating-current pulse electric arc welding | |
JP4379910B2 (en) | Welding line scanning control method | |
JPS6466070A (en) | Arc welding power source | |
JPS6315068B2 (en) | ||
JPS6311231A (en) | Control method for wire electrical discharge machining device | |
RU2016722C1 (en) | Method of controlling arc welding by non-consumable electrode | |
SU927454A1 (en) | Method of electric slag welding by meltable tip | |
KR0136197B1 (en) | Apparatus for controlling arc length | |
JP2544214B2 (en) | Welding voltage control method in four-source gas welding | |
JPS5825868A (en) | Controlling method for electric power supply for welding | |
SU1507833A1 (en) | Apparatus for controlling electroslag melting process | |
JPH0323069A (en) | Automatic welding equipment |