基于DSP的脈沖MIG焊控制系統(tǒng).pdf

1、數(shù)字化脈沖MIG焊機(jī)是將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和與傳統(tǒng)的MIG焊弧焊工藝相結(jié)合所設(shè)計(jì)研發(fā)的智能化新型焊機(jī)。由于運(yùn)用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，數(shù)字化脈沖MIG焊接電源較傳統(tǒng)的焊接電源來說其功能更加強(qiáng)大，控制精度更高，控制參數(shù)穩(wěn)定性更好，性能更加穩(wěn)定，工藝穩(wěn)定性和工藝效果更好。近年來隨著對(duì)焊接產(chǎn)品要求的提高，這種新型焊機(jī)已逐漸替代傳統(tǒng)弧焊電源被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本文在總結(jié)了國內(nèi)外數(shù)字化脈沖MIG焊接電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了數(shù)字式一元化脈沖MIG焊機(jī)的

2、數(shù)字化控制系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的數(shù)字控制系統(tǒng)以DSP為核心、DSP+MCU雙核控制，包括硬件電路及軟件編程系統(tǒng)，通過軟硬件的結(jié)合控制以達(dá)到對(duì)焊機(jī)輸出特性的控制，實(shí)現(xiàn)焊機(jī)的精密控制。本文設(shè)計(jì)雙核控制系統(tǒng)，DSP作為主控芯片，主要負(fù)責(zé)焊接過程中的參數(shù)數(shù)據(jù)采樣、數(shù)字PWM信號(hào)輸出、實(shí)現(xiàn)控制算法以及控制電源系統(tǒng)的輸出特性；MCU作為人機(jī)交互系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)焊接參數(shù)預(yù)置、雙機(jī)數(shù)據(jù)通信、電源狀態(tài)監(jiān)測等。
　　首先，本文介紹了數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件組成電路

3、，主要包括DSP+MCU雙核控制系統(tǒng)、IGBT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及送絲送氣系統(tǒng)。DSP+MCU雙核控制系統(tǒng)包括DSP控制系統(tǒng)和單片機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)，其中DSP控制系統(tǒng)以芯片TMS320F2812為控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)焊接過程控制，其硬件電路包括DSP最小系統(tǒng)、電流電壓采樣電路、故障保護(hù)電路等；單片機(jī)STC89C58RD+作為人機(jī)交互系統(tǒng)的主控芯片，主要負(fù)責(zé)焊接參數(shù)的預(yù)置，硬件電路由參數(shù)選擇電路、MAX7219顯示電路、編碼器調(diào)節(jié)電路以及通信電路等組

4、成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以光耦HCPL-316J為核心的數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路，主要負(fù)責(zé)對(duì)DSP輸出PWM信號(hào)進(jìn)行放大輸出符合要求的驅(qū)動(dòng)波形，控制全橋IGBT的導(dǎo)通，并使主電路與控制電路隔離，控制焊機(jī)輸出。
　　其次，對(duì)控制系統(tǒng)軟件編程做了介紹。軟件程序主要包括DSP程序和MCU程序，均采用模塊化C語言編程，分別給出了對(duì)應(yīng)的主程序及各個(gè)子程序的程序流程圖。其中，DSP程序負(fù)責(zé)控制焊機(jī)輸出，控制程序包括DSP主程序、PWM信號(hào)輸出程序、PI控制子程序

5、、A/D轉(zhuǎn)換程序、弧長控制子程序、脈沖輸出控制程序以及中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)；MCU負(fù)責(zé)參數(shù)預(yù)置，控制軟件程序包括MCU主程序、編碼器鑒相程序、掉電保存程序、一元化焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)程序及雙機(jī)通信協(xié)議的設(shè)定。
　　最后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求制作了控制系統(tǒng)硬件電路，編寫了軟件程序，并分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了單獨(dú)調(diào)試，包括人機(jī)交互系統(tǒng)調(diào)試、數(shù)字PWM測試、保護(hù)電路測試以及驅(qū)動(dòng)波形的測試。單獨(dú)測得各個(gè)模塊信號(hào)無誤后，組裝樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了調(diào)試，包括空載