CN102672309A - 一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制*** - Google Patents

一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，属于油气管道焊接技术领域。所述***包括电源单元、手持单元，角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元和电焊机单元。本发明提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，可以获得不弱于传统焊接技术的焊接效率和平稳的熔滴过渡过程，焊接过程平稳，能有效地解决焊接过程中的未熔现象，提高了一次焊接的合格率。

Description

一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***
技术领域
本发明涉及石油天然气管道焊接技术领域，特别涉及一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***。
背景技术
目前国内外油气管道施工中使用的自动焊机多采用单弧单丝的焊接方式，这种焊接方式焊接效率较低。为了提高油气管道的焊接效率，目前通常采用的方法是在单台设备上安装多个焊矩，协调多个焊矩同时工作，来提高焊接的时效。但是，由于电弧之间的相互影响，因此电弧不稳定，弧长的波动较为剧烈，飞溅较多，熔滴过渡不平稳，焊接过程会有未熔现象出现，一次焊接合格率较低，并且这种焊接方式所需的控制***和焊接夹具相对复杂、庞大。
发明内容
为了解决现有油气管道多焊矩自动焊的焊接效率低，熔滴过渡不平稳，一次焊接合格率低，以及焊接控制***复杂、焊接夹具庞大等问题，本发明提供了一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，所述***包括电源单元、手持单元，角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元和电焊机单元；所述电源单元分别与手持单元、角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元供电连接；所述手持单元和角度传感单元分别与ARM信号处理单元连接，所述ARM信号处理单元与PMAC卡控制单元连接，所述PMAC卡控制单元分别与焊接小车驱动单元和焊接电源控制单元连接，所述焊接小车驱动单元与焊接小车单元连接，所述焊接电源控制单元与电焊机单元连接。
所述角度传感单元为角度传感器，所述角度传感器附着在所述焊接小车单元上。
所述电源单元包括空气开关、接触器、供电启动电路和电源模块，所述空气开关分别与交流电源和接触器连接，所述接触器分别与供电启动电路和电源模块连接。
所述电源模块包括5V电源模块、-12V电源模块和+12V电源模块。
本发明提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，可以获得不弱于传统焊接技术的焊接效率和平稳的熔滴过渡过程，焊接过程平稳，能有效地解决焊接过程中的未熔现象，提高了一次焊接的合格率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，该***包括电源单元、手持单元、角度传感单元、ARM信号处理单元，PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元和电焊机单元。电源单元分别与手持单元、角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元供电连接，用于向上述各个单元提供工作电源。手持单元和角度传感单元分别与ARM信号处理单元连接，ARM信号处理单元与PMAC卡控制单元连接，PMAC卡控制单元分别与焊接小车驱动单元和焊接电源控制单元连接，焊接小车驱动单元与焊接小车单元连接，焊接电源控制单元与电焊机单元连接。
其中，电源单元为图2中标注7所示部分，220V交流电经航空插头连接到空气开关；当空气开关闭合后，220V交流电接入到接触器触电，同时另外一支路220V交流电连接到供电启动电路，当主控制箱电源开关闭合后，220V交流电延时供给24V开关电源，输出24V电压给电源模块、焊接小车驱动单元、焊接小车单元和焊接电源控制单元供电，上述电源模块包括5V电源模块、-12V电源模块和+12V电源模块，电源模块启动后给手持单元、角度传感单元、ARM信号处理单元、焊接电源控制单元和PMAC卡控制单元供电。
其中，手持单元为图2中标注1所示部分，该手持单元不在主控制箱内，而是单独制作为手持盒，通过控制电缆与主控制箱连接，供电电压采用5V供电，包含有焊层指示灯，焊层选择按钮，焊枪上下、左右动作控制按钮，摆动宽度增加、减小按钮，焊接小车前进、后退按钮，#1、#2焊丝进退按钮，焊接开始及停止按钮，用于控制整个焊接过程中所需的动作。各个按钮发送的信号经过格雷码编码后，通过CAN总线传送给ARM信号处理单元。手持单元是控制整个焊接过程的重要部件，所有的控制命令都由从手持盒发出。
其中，角度传感单元为图2中标注2所示部分，角度传感单元附着在焊接小车单元上，采用5V供电，根据重力原理，在不同的位置向ARM信号处理单元发送不同的信号，为PMAC卡控制单元调用焊接参数提供依据。
其中，ARM信号处理单元为图2中标注3所示部分，其主要控制元件为ARM芯片LPC2294，ARM信号处理单元在接收到手持单元和角度传感单元发送的信号后，通过芯片内部固化的控制程序对信号进行相应处理，并将处理之后的信号发送给PMAC卡控制单元。
其中，PMAC卡控制单元为图2中标注4所示部分，它是整个控制***的核心组件，可以采用Delta Tao公司的PMAC运动控制卡，该卡是以DSP数字信号处理器为核心的控制器，实现对4个电机的控制、I/O接口控制和所有的运算，DSP的高速运算性能(20MIPS)确保了4个电机的运动控制和相关运算可在极短时间内完成，PMAC运动控制卡由三块电路板组成，包括基本板、P1板和P2板，供电电源采用5V、-12V、+12V，PMAC运动控制卡接收到ARM信号处理单元的信号后，运行控制程序，调用相应的运动、焊接参数，发送控制信号给焊接电源控制单元和焊接小车驱动单元，控制焊接小车和电焊机进行相应动作。
其中，焊接小车驱动单元和焊接电源控制单元分别为图2中标注5和标注6所示部分，焊接小车驱动单元包括两种驱动器，分别为驱动摆动电机运动的步进电机驱动器UIM24004和驱动行走电机运动的直流电机驱动器MCDC 3006S，焊接电源控制单元接收到PMAC卡发送的控制信号后，经过电路运算输出0-10V的模拟信号，控制焊接电源的送丝速度、电压修压和脉冲修正。
其中，焊接小车单元和电焊机单元作为执行机构，均不包含在主控制箱内。焊接小车单元包括焊接小车、摆动电机和行走电机，电焊机单元是两套FroniusTime Twin数字化焊机。
本实施例提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***的工作原理是：当按下手持盒上的控制按钮时，手持盒的控制信号和角度传感单元的角度传感器信号经过ARM信号处理单元进行信号处理，然后发送给PMAC卡控制单元，PMAC卡控制单元按照预设程序、参数给焊接小车驱动单元和焊接电源控制单元发送控制信号，控制焊接小车和电焊机进行相应的动作。
本实施例提供的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，采用以DSP数字信号处理器为核心的控制器，实现对4个电机的控制、I/O接口控制和所有的运算，确保了预设程序运动控制和焊接参运算在极短的时间内完成，从而在管道焊接时可获得不弱于传统焊接技术的焊接效率和平稳的熔滴过渡过程，焊接过程平稳，能有效地解决焊接过程中的未熔现象，提高了一次焊接的合格率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，其特征在于，所述***包括电源单元、手持单元，角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元和电焊机单元；所述电源单元分别与手持单元、角度传感单元、ARM信号处理单元、PMAC卡控制单元、焊接小车驱动单元、焊接小车单元、焊接电源控制单元供电连接；所述手持单元和角度传感单元分别与ARM信号处理单元连接，所述ARM信号处理单元与PMAC卡控制单元连接，所述PMAC卡控制单元分别与焊接小车驱动单元和焊接电源控制单元连接，所述焊接小车驱动单元与焊接小车单元连接，所述焊接电源控制单元与电焊机单元连接。
2.如权利要求1所述的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，其特征在于，所述角度传感单元为角度传感器，所述角度传感器附着在所述焊接小车单元上。
3.如权利要求1或2所述的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，其特征在于，所述电源单元包括空气开关、接触器、供电启动电路和电源模块，所述空气开关分别与交流电源和接触器连接，所述接触器分别与供电启动电路和电源模块连接。
4.如权利要求3所述的大口径管道单弧双丝全位置焊接控制***，其特征在于，所述电源模块包括5V电源模块、-12V电源模块和+12V电源模块。
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