文档介绍：2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛
项目报告
题目: 基于Cortex-M3的全自动焊接机
学校: 成都信息工程学院
指导教师:
组别: 专业组
应用类别: 先进控制类
平台: Cortex-M3
题目: 基于Cortex-M3的全自动焊接机
摘要(中英文)
该全自动焊接机主要应用于辊压机耐磨层的自动焊接,设计系统中包括一个手持操作器、一个行走控制器、变频控制器。软件及算法采用PID算法,根据实际调试情况对PID算法改进,选用合适算法,实现运动控制准确定位,并在大型辊压机自动焊接中得到工程实际应用。在软件中配合硬件完成故障自诊断及备用设备自动切换功能。最后要完成技术文档及使用说明编写。
The automatic welding machine is mainly used in automatic welding of wear-resistant layer of the roller press. The design system includes a hand-held operator, a walking controller, inverter controller. The motor control system uses a PID algorithm and improve the PID algorithm that based on actual debugging motion control, to achieve accurate positioning. Software with the hardware plete system failure self-diagnosis and standby equipment automatic switching function. Finally, plete technical documentation and instructions to prepare.
引言
辊压机的研究应用早在上个世界80年代就在国内外兴起,广泛的应用于水泥生产、矿山碎石、金属冶炼等行业。现在辊压机发展更加迅速,成都市利君实业有限责任公司研究开发的一系列高效节能的辊压机(粉磨系统)成套设备及相关配套产品填补了。主从式辊压机自动焊接控制器设计正是基于辊压机而设计。
在生产辊压机的过程中,耐磨层突起部分是堆焊形成的凸起,根据不同生产需要凸起需要焊接成不同的螺纹,这样有利于不同被磨压的物体破裂和粉碎;而在使用过程中,由于其高压研磨,工作温度高等原因,耐磨层的焊堆也容易磨平和损坏。所以在辊压机的生产和维护当中,耐磨层的堆焊技术就相当重要。然而,时至今日,大多数耐磨层的堆焊都是人工焊接,可想2至6米高的辊轴直径,人工焊接难度大,生产成本高,生产效率低,不利于流水线生产。因此辊压机表面的自动焊接技术是该设备生产的关键技术。该关键技术是一个创新的举措,是一项新颖的技术,具有很高的应用价值,对于该技术的研究更具价值性和创新性。而且该耐磨层自动焊接技术应用于生产,大大减少生产成本,提高劳动生产率,和人工生产相比有更高的性价比,所以值得研究。
系统方案
该设计主要需要解决的问题是一个主从式辊压机自动焊接控制器的设计。下面图一就是该辊压机自动焊接控制器的简单框图,如图1所示。
图1 自动焊接控制器简单框图
简单的设计思路就是在滚面不断的滚动过程当中,把需要焊接的点滚到滚面顶,而行走器则带动焊枪上下左右移动,左右移动是使焊枪到达被焊接点,上下移动是控制焊枪开始于结束焊接,并且控制焊枪焊接的速度。通过程序控制辊面的转动和行走器的移动,使得焊枪刚好可以焊接事先设定需要焊接的地方,这样就设计了一个辊压机自动焊接控制器。
根据实际应用的要求,将该控制器部分大致可以分成3个部分,即手操器模块、主控制器模块和变频器模块。这些模块实现的功能是可以通过手操器对整个控制器部分进行开、关控制,系统设置和数据输入输出等;主控制器部分主要实现整个控制系统的运动;变频器部分则控制辊面转动,与控制器通信达到焊接同步等功能。下面就根据整个控制器的实物原理框图对该系统的系统功能进行简单介绍。详细系统框图如图2所示。
图2 详细系统实物框图
从上面的实物图也可以看出该系统主要分成三个部分以及其附属部分构成。手操器、行走机构也就是主控制器、和变频器部分。装运箱是用于装运各个部分以便现场组装。下面是该系统的电气框图,如图3
图3 系统电气信息框图
手操器的主要功能是使系统开始工作或停止工作,设置整个系统的工作参数和工作状态;显示工作状态;当系统不能正常工作即电路异常或者工作温度过高过低的时候通过蜂鸣器报