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俘掳试验研究舅一踢缈基于隓的嵌入式管焊控制平台电机、弧长控制电机、横摆控制电机、保护杉气等功能清华学本┦戴红军孙振国项康泰华恒焊接股份有限公司ド绞任辉陈卫中王威言不锈钢/碳钢管在电子、制药、石油石化、核电等重要领域应用广泛,而焊接是实现其连接的最重要手段。薄壁不锈钢管道具有安全耐用、环保卫生等优点,在高洁净行业如食品饮料、制药、半导体、生物化学、航空航天等领域有着广泛的应用⋯。厚壁不锈钢管道在核电、石化行业等的炉管、物料输送管、热交换管等处应用较多。热交换器是典型的管板焊接产品。管管/管板焊接质量直接决定了产品的质量优劣、使用寿命和安全性。当前广泛使用的管焊机多采用计算能力较弱的单片机通过串行总线通讯实现对焊接过程的控制。随着技术的进步,焊接质量要求更加严格,新工艺不断出现,焊接专家系统与数据库的采用,焊接质量的在线监测与智能控制等要求不断挑战这种体系结构的系统集成性与扩展性。文中采用度胧较低场⑾场总线控制技术开发出网络化、分布式、扩展性良好、可靠性高的管焊控制系统。满足脉冲焊接的高精度同步与实时性要求,并方便裁剪与扩展,以适应各种要求的管焊机。平台结构管焊焊接时,逆变机芯按照设定的输出静、动态特性,输出电弧燃烧需要的电压和电流,并实时采集电弧电压、焊接电流、焊接速度、焊接位姿等反馈信号。配合焊接过程,需要协调控制焊丝进给、工件旋转蚝接机头旋转⒒〕た刂啤⒑盖拱诙取6蕴囟ê富有等离子气体控制、热丝、专门的运动控制缢亢等。管焊控制平台既要具有良好的人机交互界面和精确的控制性能,还要尽可能实现管焊过程的自动化、智能化。管焊控制平台采用现场总线控制系统,,按照层次化设计,由多节点组成,总体结构如图尽F笠倒芾聿阌墒莘衿鳌个人电脑等组成,完成工厂生产的在线监视、数据存储、生产管理等,通过以太网与多套管焊机通讯,组成群控焊接加工生产线;现场管理层由诘闶挚睾节点组成,诘阃瓿梢蕴衿鞯氖莸拇与通讯,作为橹鹘诘阌胂殖】刂撇阃ㄑ完成对于执行节点的控制,并且通过友好的人机交互实现焊机的操作与监控;现场控制层由多节点实现,包括对于焊机外围设备控制,如逆变机芯、送丝机、旋转的主控节点、可以选配的热丝节点、等离子气节点等其他辅助功能组成,通过ㄑ妒迪趾富鞯协调控制,完成焊接流程。限于篇幅,仅介绍管焊控制平台中现场管理层与现场控制层的设计与实现。刂破教ㄓ布肴砑杓现场管理层诘闶窍殖」芾聿愕墓丶诘悖旅娣直鸾大摘要设计并实现了一种由企业管理层、现场管理层、现场控制层组成的管焊控制平台。采用狶操作系统和芯片设计了现场管理层诘悖捎每缦低车耐夹谓缑鍽疎杓朴τ贸绦颉2捎疊度胧绞凳辈僮飨低澈蚑芯片设计了现场控制层的诘恪=诘阒渫ü鼵协议通讯并采用高精度时间协议,迪志际谑保ü畔燃杜渲糜胪ㄑ兜鞫忍岣吡讼统的实时性与可靠性。平台运行按照状态机转换经过通讯实现多节点同步控制完成焊接过程。嵌入式管焊平台体积小、扩展性好,能满足脉冲管板、管管焊接过程节点之间协调控制的精确同步和实时性要求。关键词:管焊分布式控制系统楦呔ǘ仁奔湫中图分类号:收稿日期:——年第
万方数据
坠鬈』裂黠一赢巍、搿贰』历一毋缈试验研究荽书似柏争鹏器—‘啉,纠低撑渲胒枋硇騃睁接控制状态监视存储管理穗ハ驱动网络驱动睿琂嘲貅《.:》/‘笠倒芾聿⋯。⋯一⋯.与方便裁剪而在嵌入式系统中应用广泛。诘悴键盘模块峥閘摄像头模块待焊工件—二乏。/绍其硬件组成与软件结构。诘阌勺钚∠低秤肜┱拱遄槌桑秸咧渫过双排间距挪逭肓印W钚∠低巢捎系列的芯片为核心。采用两片酒槌黄琄扩展腘T诶┱拱迳霞辛耸据存储、通讯、输入输出等功能。接口连接的存储设备用于记录焊接过程产生的数据。采用刂破魇迪/的以太网络,采用芯片的榭刂破魇迪諧模块,其他的通讯口,如串口、端口、诘扔糜程序烧写、调试与配置。在人机交互界面上,采用总线,通过迪旨汤┱梗捎肅接口扩展的摄像头用于焊接质量在线监测。刂破鞔钆.⒋鏣显示屏提供方便直观的显示。涌诘腢音频芯片发出声音实现操作的语音提示。采用六层电路板设计,并且与外部接口,如隒接口都经过隔离设计,使系统功能可靠,抗干扰性良好。焊接控制参数繁多而且复杂,维护和使用这个复杂的嵌入式系统需要一个界面友好、高可靠性、直观的嵌入式图形用户界面。僮飨低骋云淇T础⑽榷用狶操作系统,针对硬件移植相应的驱动程序,对内核做裁剪并配置根文件系统。在诘阒采用面向对象、跨系统的夹斡没Ы缑嬗τ贸绦开发包/拉7⒂τ贸绦颍瓿啥杂诤附程序的配置以及焊接过程中的数据通讯与显示。软件结构如图尽:附映绦虮嗉?橥ü视化界面,设定焊机的系统配置绾竿沸秃拧⒑腹苤径、是否采用脉冲焊接、是否启用高频引弧⑼ü签分别设定气体启停时间、高频引弧、逆变机芯、旋转、送丝、横摆、弧长等各个模块的参数,以及个数可改变的区间参数。焊接控制模块控制各个执行节点动作。状态监视模块表明系统内网络节点