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全数字多功能管道焊接机的设计理念

返回列表 来源: 成都熊谷加世电器有限公司 发布日期: 2019.03.05

熊谷公司有一支成熟的科研开发技术团队,有十几年的焊机研究开发经验,并已经成功地设计开发过多款数字化焊机,具有丰富的研发经验。为客户量身定制焊接工艺。今天我们就来解密一款全数字多功能管道焊接机 DPS-500P的设计理念。在新焊机的研究开发中,我们还引进了集成电路芯片设计的理念和流程,使设计的水准跟上国际国内的先进水平。是一款焊接性能优秀的管道焊接机,焊接工艺成熟完善,可与熊谷的管道自动焊机 配套使用。

管道焊接机

图:焊工正在使用管道焊接机进行管道焊接

我们在DPS-500P焊机研发中采用top-down的设计方法,由焊接工艺对焊接电源的要求提出焊机的系统指标,进而得出具体的电路指标。引入了计算机仿真技术,通过深入研究新型新工艺电力电子器件、电磁元件等器件,在做出正确的器件选择后,建立器件模型。

DPS-500P焊机top-down设计流程

图:DPS-500P焊机top-down设计流程

DPS-500P的主电路采用了成熟的软开关电路拓扑结构,我们通过完整的理论分析和计算,在实验测试数据的基础上,建立了实际选用的功率二极管基于物理的解析模型(包括动态热效应);建立了实际选用IGBT的行为模型(包括动态热效应);提取了主变压器的线性模型;在器件模型基础上建立了主回路的电路模型,同时建立了控制电路的等效模型,实现了完整的闭环瞬态仿真。为了实现最优的环路控制,建立了主电路及其控制电路的小信号模型,通过解析计算出最佳的斜率补偿和频率补偿参数。电路仿真的结果和变化趋势完全符合理论计算的结果,满足了焊机的设计指标要求。

管道焊接机

图:焊工正在使用管道焊接机进行管道焊接

控制方面,作为全数字控制焊机,DPS-500P采用了新开发的基于高性能DSP的全数字控制平台,相对于传统的基于分立元件或ASIC的架构,高度紧凑的DSP控制系统具有更高的性能和灵活性,高性能DSP和为焊机控制特别设计的多任务多优先级实时系统可以应付50KHz以上的逆变频率,从焊接波形生成到PWM信号输出均在一颗DSP内实现,通过精确的软件控制实现了自适应偏磁抑制(不再需要原边隔直电容)、灵活的死区控制和可变的补偿网络,紧凑的结构带来低系统延时和高采样精度,从而使纯软件的精确波控得以实现并达到高性能。全数字控制也使系统各部分可以严格地模块化,提高可靠性和可移植性。

管道焊接机

图:俄罗斯焊工正在使用管道焊接机进行管道焊接

在焊接控制算法的研究上,我们为DPS-500P建立了焊接过程仿真模型作为焊接算法研究的前期实验平台,首先建立了数学模型,主要包括电路模型(包含焊接电源、电缆、电极、电弧)、熔滴力学模型、电极的熔化率模型等,进而建立了焊接控制算法数学模型,包括内环电流电压控制模型、弧长控制模型、金属过渡控制模型、波形发生模型,通过仿真和实测相结合来验证、修正和优化控制算法。计算机仿真和实验相结合是进行焊接控制算法研究的快速经济的方法,仿真的介入可以减少焊接试验的次数,试验也更有针对性。

管道焊接机DPS-500P

图:焊工正在使用管道焊接机进行管道焊接

由于MIG/MAG焊系统中的复杂性、非线性等特点,对过程的定量控制比较困难,实际的焊接试验也是不可缺少的,我们利用先进的高速摄像系统,结合自主研制的高速数据采集装置建立了焊接试验平台,进行了大量试验,对各种不同控制和过渡方式下的熔滴、熔池和电弧的特性进行了深入的研究,积累了大量数据,为建立并不断丰富焊接专家系统打下了基础。

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图:熔滴过渡高速摄像(PST短路过渡,80实心丝脉冲,Metalloy80N1金属粉芯丝脉冲)

成都熊谷加世电器有限公司是从事智能化焊接系统(管道全自动焊机)、IGBT逆变式和引擎驱动式焊机的研发制造以及提供管道焊接整体解决方案的高新技术企业。公司拥有布局合理、反应快速的服务网络,始终坚持“快速反应,创造感动”的服务理念,为用户提供全方位的技术支持。尤其是对大型管道工程实行的贴身服务,深受用户好评。咨询热线:400-8080-663

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