缝焊机恒流控制系统设计及应用

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　　1引言

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　　老型号缝焊机多采用开环控制，在焊接过程中由于温度变化和材料导电性能不均匀等原因，引起焊接电流波动较大，经常造成焊缝漏水，影响产品合格率。为解决这一问题，我们设计了一种闭环控制系统，使焊接电流保持稳定。

　　2设计方案

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　　原设备用两个周期选择开关和一个热量调节旋钮控制缝焊机工作，一个开关选择开通周期数，另一个开关选择休止周期数，热量调节旋钮控制可控硅的移相角。新系统用六只LED数码管显示工作状态。第一只显示工件号，表示不同厂家的原材料编号；第二只显示开通周期数，表示一个焊接周期中可控硅导通的周期数；第三只显示休止周期数，表示一个焊接周期中可控硅关断的周期数；最后三只显示焊接电流。由于引入了工件号，能把常用的材料编号，将其对应的最佳开通周期数、休止周期数和焊接电流值存入EPROM，这样只要选择材料编号，其对应的工作参数就显示出来，可以大大减少调节参数的次数。

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　　为了简化操作，用三只按键完成工件号、开通周期数、休止周期数和焊接电流的调整。一只选择键，用来选择需要调整的参数，选到哪个参数，哪个参数就闪动，表示可以对其进行修改。另外两只为加一和减一键，用来修改工作参数的数值。三个按键均设有自动连续功能，以便快速操作。

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　　焊接电流取样从每个导通周期的过零点开始，每200μs取样一次，一个工频周期取样100次。休止周期进行数据处理，不取样焊接电流。焊接电流的计算与控制采用平均值方式进行，然后根据工作周期和触发角大小查表得出修正系数，再把平均值电流转换成有效值送到显示器显示。这样可以减少程序的运行时间，保证数据处理的实时性。为避免电网功率因数和峰值因数过度恶化，可控硅导通角的移相范围限制在0～90度。

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　　为减少工作参数的调整次数，系统中还加入了掉电保护电路，使设定的工作参数在掉电七天内不会丢失，因此不必每天上班后重新输入工作参数。

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　　3系统的组成

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　　该系统的组成如图所示，由8031、2732、74LS373等组成的单片机系统完成电流取样控制、显示控制、移相触发控制和数据处理等工作。电源与同步电路为系统提供电源，为

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　　图1系统组成框图

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　　后备电池充电，为单片机提供电网的同步信号和上电复位信号。复位信号还送到触发放大电路，在复位期间禁止任何触发脉冲输出。同步信号和上电复位信号的产生由一片74HC14完成。键盘与显示电路接收输入命令，显示工作状态和工作参数。显示电路使用了两片74LS373。电流检测与A/D转换电路用电流互感器把0～500A的焊接电流转换为0～50mA的电流，再经A/V变换器转换为0～5V的脉动直流电压，送到A/D转换器。A/D转换器使用的是ADC0804。触发放大电路完成脉冲展宽和功率放大，最后通过脉冲变压器触发可控硅。脉冲展宽电路将8031送出的几微秒的触发脉冲展宽为1ms的触发脉冲，这样既能保证可控硅可靠导通，又可使8031有更多的时间去处理数据。脉冲展宽电路由NE555等元件组成。

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　　4应用实例

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　　上述系统1992年9月用于邯郸市储油设备厂制桶分厂的缝焊机改造，未加入该系统时，焊接电流在焊接过程中波动较大，焊接后期电流比前期电流下降10%左右，经常造成漏焊。加入该系统后，焊接电流波动较小，焊接过程中肉眼看不到电流下降现象。该系统已正常运行四年，控制效果良好，具有较高的可靠性。