螺柱焊比凸焊有較高的效率祷燥。目前枕调，為較好地防銹防腐蝕，轎車(chē)車(chē)身多采用鍍鋅鋼板插撩。但是鍍鋅鋼板的焊接性較差络骤，為提高焊接質(zhì)量，采用焊接電流波形調(diào)幅工藝摹院，即首先通過(guò)小電流熔燒掉鍍層，再用大電流進(jìn)行焊接羊捧，必要時(shí)輸出焊后回火電流众巷。電容儲(chǔ)能式螺柱焊雖然也有較高的效率，但其電流波形控制功能有限炊豪，不適于帶鍍層的轎車(chē)車(chē)身螺柱焊凌箕。逆變電源以其節(jié)能效果顯著，響應(yīng)快和動(dòng)特性好等優(yōu)點(diǎn)成為目前焊接電源發(fā)展的方向词渤。微機(jī)控制軟件豐富靈活牵舱，實(shí)時(shí)性強(qiáng)串绩，從軟件和硬件上均能采取提高逆變電源可靠性的措施。微機(jī)控制逆變電源無(wú)論從提高電源質(zhì)量芜壁，還是在增強(qiáng)電源的功能上礁凡，都具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此慧妄，微機(jī)控制逆變焊接電源應(yīng)用于轎車(chē)車(chē)身螺柱焊是理想的顷牌，既能輸出多種電流波形保證不同材料螺柱的焊接質(zhì)量，又可與送料機(jī)配合進(jìn)行自動(dòng)焊接

1 微機(jī)控制逆變電源的主電路設(shè)計(jì)

主電路采用逆變頻率為20kHz的雙IGBT單端正激電路塞淹，如圖1所示窟蓝。單端電路雖然容量小，但由于螺柱焊電源負(fù)載持續(xù)率較低饱普，一般只有15%左右迄咸。因此仍能在短時(shí)間內(nèi)輸出最大電流可達(dá)1000A，完全滿(mǎn)足轎車(chē)螺柱焊接生產(chǎn)杉源。本機(jī)采用雙IGBT的單端正激電路监昏，控制脈沖同時(shí)開(kāi)通與關(guān)閉兩個(gè)IGBT，既能簡(jiǎn)化控制電路惦知，又降低單管耐壓量承副，增加了焊機(jī)的可靠性。

2 微機(jī)控制系統(tǒng)原理

微機(jī)控制系統(tǒng)由8031單片機(jī)最小系統(tǒng)爪辟、外圍電路冻菌、PWM電路［1］及IGBT驅(qū)動(dòng)電路等組成，如圖2所示既权。

圖2 控制系統(tǒng)原理框圖

2．1 外圍電路

外圍電路分成4部分：I／O接口荚砍、D／A轉(zhuǎn)換器、A／D轉(zhuǎn)換器［2］和串行通訊器酌沥。I／O接口主要實(shí)現(xiàn)大小電流切換四洗；A／D轉(zhuǎn)換器在焊接過(guò)程中分別對(duì)焊接電流I、焊接電壓U進(jìn)行檢測(cè)呵扛，用于顯示和質(zhì)量控制每庆；串行通訊用于接收的焊接參數(shù)，并把實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)送往輸入顯示系統(tǒng)顯示今穿。

2．2 PWM電路及控制原理

根據(jù)螺柱焊的要求缤灵，該電源必須能夠輸出包括小電流，大電流及回火電流三個(gè)階段的調(diào)幅電流波形蓝晒。從該設(shè)計(jì)任務(wù)出發(fā)設(shè)計(jì)了以SG3525為核心器件的PWM電路原理腮出。如圖3所示。利用PWM技術(shù)進(jìn)行波形調(diào)制芝薇，PWM電路具有功率放大作用胚嘲，即輸出與給定信號(hào)具有相同的波形作儿，因此只要控制給定信號(hào)波形，即可控制焊機(jī)輸出電流波形馋劈。對(duì)于大電流進(jìn)行PI調(diào)節(jié)攻锰，對(duì)小電流進(jìn)行P調(diào)節(jié)。現(xiàn)就具有小電流和大電流的電流波形產(chǎn)生原理分析如下：當(dāng)焊接開(kāi)始時(shí)侣滩，系統(tǒng)擴(kuò)展芯片8155的PB3腳輸出高電平口注，通過(guò)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使模擬開(kāi)關(guān)K1導(dǎo)通，同時(shí)8155的PB1腳輸出高電平相询，使多路模擬開(kāi)關(guān)4051選通X2路逐嗅，預(yù)熱電弧的給定量通過(guò)放大器作用在SG3525的同相輸入端，控制焊機(jī)輸出預(yù)熱電流褒谒。當(dāng)預(yù)熱電弧時(shí)間終了后菊车，8155的PB3腳輸出低電平而PB2腳輸出高電平，經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使模擬開(kāi)關(guān)K2閉合奕喻，K1斷開(kāi)您奶。同時(shí)PB1輸出低電平，使多路模擬開(kāi)關(guān)4051選通X1路摧篱，微機(jī)轉(zhuǎn)換出的D／A加在SG3525的同相輸入端晋鼓，使焊機(jī)輸出焊接電流。4052截止松苹，進(jìn)行積分調(diào)節(jié)然后根據(jù)焊接電流波形摘链，經(jīng)微機(jī)運(yùn)算出回火電流給定信號(hào)作用于4051的X1路，進(jìn)行焊后回火處理丘多。當(dāng)預(yù)熱電流結(jié)束后岗努，8155的PB2腳輸出的高電平觸發(fā)主電路中可控硅SCR3導(dǎo)通，將大電感L1短路谢鹊，實(shí)現(xiàn)大電流輸出算吩，直到焊接過(guò)程結(jié)束。

圖3 PWM電路原理圖

2．3 驅(qū)動(dòng)電路

本系統(tǒng)＋15V佃扼，－15V雙電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)保證了IGBT關(guān)斷偎巢，導(dǎo)通的可靠性。并且用保護(hù)電路進(jìn)行過(guò)流保護(hù)松嘶，其原理圖如圖4所示艘狭。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，IC1輸出高電平翠订。IC2翻轉(zhuǎn)輸出高電平。MOSFET管導(dǎo)通遵倦，把輸入的脈沖封鎖尽超。

圖4 保護(hù)電路

2.4 保護(hù)電路

逆變電源保護(hù)電路還具備過(guò)熱保護(hù)官撼、高頻變壓器及IGBT的阻容吸收電路、高頻變壓器與開(kāi)關(guān)可控硅的過(guò)壓保護(hù)似谁、缺相保護(hù)和輸入軟啟動(dòng)等功能傲绣，保證焊接電源可靠地工作。

3軟件系統(tǒng)

從實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化钓赛、提高焊接精度及改善人機(jī)界面等角度出發(fā)待鲤，設(shè)計(jì)了豐富的軟件對(duì)硬件進(jìn)行支持。該軟件包括自檢程序和焊接程序兩大部分勃说。它可對(duì)電源輸出波形狞饮，方便地進(jìn)行調(diào)制寂汇。而且歼培，它還能任意設(shè)置預(yù)熱電弧、焊接電弧及焊后回火電弧的時(shí)間和電流幅值垢类。保證不同尺寸洪磕，不同材料的螺柱焊接質(zhì)量指胡。

利用軟件對(duì)控制部分進(jìn)行模擬操作來(lái)進(jìn)行自檢。對(duì)外部設(shè)備(焊槍晋丑、送料機(jī)橘忿、主電路)的自檢是在專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)電路的硬件支持下通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4抗干擾措施

4．1硬件抗干擾措施

信號(hào)長(zhǎng)線傳輸時(shí)采用屏蔽線和光耦嚼债，抑制了由于過(guò)程通道傳輸所引起的干擾侯选。

電源系統(tǒng)采用獨(dú)立電源的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的完全分離，從而抑制系統(tǒng)由于網(wǎng)壓波動(dòng)等所引起干擾的串入碟嘴。

另外溪食，控制板上各芯片均接去耦電容，抑制系統(tǒng)內(nèi)部干擾娜扇。

4．2軟件抗干擾措施

系統(tǒng)上電復(fù)位后错沃，程序開(kāi)始先執(zhí)行一段時(shí)間的延時(shí)，然后再初始化雀瓢。防止8031與8155復(fù)位的不同步枢析。

每次調(diào)用子程序或者在進(jìn)入中斷服務(wù)程序之前，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不正常刃麸，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位醒叁。程序中設(shè)置多處軟件陷阱［3］，在程序跑飛的情況下泊业，能自動(dòng)復(fù)位把沼。

4．3制造工藝上抗干擾措施

利用靜電屏蔽效應(yīng)對(duì)控制部分進(jìn)行良好的保護(hù)，以減少電磁干擾。

對(duì)信號(hào)線的布置饮睬、走線方向進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)堤酿，以減少干擾。

5微機(jī)控制逆變電源工藝試驗(yàn)

實(shí)測(cè)的各焊接規(guī)范參數(shù)范圍如下：

預(yù)熱電流IP為30～100A預(yù)熱時(shí)間TP為30～100ms卦瘤；預(yù)熱電壓UP為20～30V镇评；焊接電流IW為200～1000A；焊接時(shí)間TW為30～200ms瑰氨；焊接電壓UW為20～30V;回火時(shí)間Td為50～500ms牺鱼。

2．4 保護(hù)電路

實(shí)測(cè)的焊機(jī)電流波形如圖5所示。

圖5 典型電流特血、電壓輸出波形

經(jīng)實(shí)際焊接表明跪晕，焊接引弧容易，焊接自動(dòng)化程度高渣么，且焊機(jī)工作可靠脐拄，焊接質(zhì)量得到保證。

tP＝60ms

tW＝32ms

IP＝80A

IW＝510A

UP＝19V

UW＝19V

標(biāo)尺0．01 s／div

6結(jié)論

1）微機(jī)控制逆變電源的研究取得預(yù)期效果蛋鸡，輸出波形可方便地進(jìn)行調(diào)制醇樱，能夠滿(mǎn)足螺柱焊需要。

2）焊機(jī)采用微機(jī)與模擬控制相結(jié)合弓候，在小電流預(yù)熱時(shí)采用比例控制法郎哭，在大電流焊接時(shí)采用比例-積分控制法，提高了控制精度菇存，焊接質(zhì)量得到保證夸研。

3）焊機(jī)從硬件和軟件兩方面采取保護(hù)措施，保證逆變焊接電源和控制系統(tǒng)可靠正常地工作依鸥。

4）對(duì)于干擾問(wèn)題的解決達(dá)到所希望的結(jié)果亥至，提高了焊機(jī)的可靠性。

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