УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ


RU (11) 2077415 (13) C1

(51) 6 B23K9/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.04.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 4922641/02 
(22) Дата подачи заявки: 1991.03.27 
(45) Опубликовано: 1997.04.20 
(56) Аналоги изобретения: Авторское свидетельство СССР N 1683244, кл. B 23 K 9/095, 1988. 
(71) Имя заявителя: Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства 
(72) Имя изобретателя: Погорелов В.П. 
(73) Имя патентообладателя: Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ 

Использование: устройство относится к области сварки, а именно к автоматическому регулированию и управлению электрическим режимом процесса электродуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов при реализации режимов пульсирующего тока дуги. Сущность изобретения: силовые входы источника подогрева присадочной проволоки подсоединены к питающей промышленной сети. Первая силовая выходная клемма подсоединена к изделию, а вторая - через шунт к токосъемнику сварочной установки. Измерительный выход шунта подключен к входу согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к входу блока коммутации аналоговых сигналов. Выходы блока ЦАП подсоединены к входу электропривода подачи присадочной проволоки и к управляющему входу источника подогрева. Входы согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к изделию и токосъемнику, а выход - к входу блока коммутации аналоговых сигналов. 1 табл., 9 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, а именно к автоматическому регулированию и управлению электрическим режимом процесса электродуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно на постоянном токе с подачей присадочной проволоки, подогреваемой электрическим током в процессе сварки, и может найти применение в машиностроении, судостроения, авиастроении и других отраслях промышленности.

Известно устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов по авторскому свидетельству N 1683244, содержащее сварочную установку, управляющую микроЭВМ, блок синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока цифроаналогового преобразования, блока коммутации аналоговых сигналов и блока аналого-цифрового преобразователя, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги неплавящегося электрода, выход блока цифроаналогового преобразования связан с входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги неплавящегося электрода.

Недостатками этого устройства являются узкие технологические и функциональные возможности, так как оно не позволяет осуществлять сварку с подачей подогреваемой присадочной проволокой, вследствие отсутствия в его составе механизма подачи и источника подогрева присадочной проволоки, и управлять сварочной установкой, в состав которой могут быть включены указанные элементы.

Целью изобретения является расширение технологических и функциональных возможностей устройства за счет возможностей регулирования скоростей подачи и температуры нагрева присадочной проволоки и контроля вводимой электрической мощности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержит сварочную установку, управляющую микроЭВМ, включающую в себя микропроцессор, блок памяти, блок управления устройствами ввода-вывода и параллельный интерфейс, блок-синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока коммутации аналоговых сигналов, блока аналого-цифрового преобразования и блока цифроаналогового преобразования, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором, первый и второй информационные выходы, первый и второй управляющие импульсные выходы и первый информационный вход управляющей микроЭВМ соединены соответственно с первым и вторым информационными входами, с первым и вторым управляющими входами и первым информационным выходом блока сопряжения, первый и второй импульсные выходы блока сопряжения подключены соответственно к первому и второму входам прерывания управляющей микроЭВМ, причем первый и второй информационные, первый и второй управляющие входы блока сопряжения связаны через блок гальванического разделения соответственно с входами младших и входами старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами блока контроллера, первый информационный выход которого подключен через блок гальванического разделения к первому информационному выходу блока сопряжения, второй информационный выход, первый и второй импульсные управляющие выходы блока контроллера подключены соответственно к информационным входам, первым и вторым управляющим входам блока таймеров, блока ввода дискретных сигналов, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока цифроаналогового преобразования, блока аналого-цифрового преобразования и блока коммутатора аналоговых сигналов, два импульсных и аналоговый выходы которого подсоединены соответственно к первому и второму импульсным и аналоговому входам блока аналого-цифрового преобразования, информационный и импульсный выходы которого подсоединены соответственно к 16-битному информационному и третьему импульсному входам блока контроллера, третий и четвертый импульсные выходы которого подсоединены соответственно к второму и дополнительному третьему импульсным выходам блока сопряжения, пятый импульсный выход блока контроллера подключен к третьему входу управления блока коммутации аналоговых сигналов и третьему управляющему входу блока аналого-цифрового преобразования. При этом блок синхронизации с сетью связан импульсным выходом с первым импульсным входом блока контроллера, информационным выходом и управляющим входом с соответствующими информационным входом и импульсным выходом блока ввода дискретных сигналов, блок формирования заданий и коэффициентов своими информационными выходами и соответствующими импульсными входами связан с блоком ввода дискретных сигналов, блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги, выход блока цифроаналогового преобразования связан с управляющим входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги сварочной установки.

Предложенное устройство отличается тем, что сварочная установка снабжена механизмом и электроприводом подачи присадочной проволоки с управляющим входом, источником подогрева присадочной проволоки с управляющим входом, силовыми входами и двумя силовыми выходными клеммами, вторым шунтом и вторым согласующим преобразователем токового сигнала, вторым согласующим преобразователем сигнала напряжения, блок коммутации аналоговых сигналов снабжен дополнительно третьим и четвертым аналоговыми входами, а блок цифроаналогового преобразования вторым и третьим аналоговыми выходами, причем силовые входы источника подогрева подсоединены к питающей промышленной сети, первая силовая выходная клемма подсоединена к изделию, а вторая через второй шунт к токосъемнику сварочной установки, измерительный выход второго шунта подключен к входу второго согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу блока коммутации аналоговых сигналов, второй выход блока цифроаналогового преобразования подсоединен к входу задания частоты вращения электропривода подачи присадочной проволоки, третий выход блока цифроаналогового преобразования подключен к управляющему входу источника подогрева присадочной проволоки, входы второго согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к изделию и токосъемнику, а выход к четвертому входу блока коммутации аналоговых сигналов.

В результате проведенных патентных исследований не обнаружено применения существенных признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого устройства, предлагаемым образом, и потому предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема сварочной установки с устройством автоматического управления на основе управляющей микроЭВМ; на фиг. 2 - функциональная схема блока сопряжения управляющей микроЭВМ с блоками сварочной установки; на фиг. 3 схема процесса дуговой сварки на интервале импульса тока дуги; на фиг. 4 схема процесса дуговой сварки на интервале паузы тока дуги; на фиг. 5 графики вольт-амперных характеристик дуги неплавящегося электрода для различных значений дугового промежутка; на фиг. 6 временные диаграммы циклов изменения тока неплавящегося электрода и сигналов управления электроприводом и током присадочной проволоки; на фиг. 7 структурная схема источника подогрева присадочной проволоки; на фиг. 8 функциональная схема блока цифроаналогового преобразования; на фиг. 9 блок-схема алгоритмов основной части управляющей программы микроЭВМ и подпрограмм обслуживания прерываний.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 сварочная установка; 2 - управляющая микроЭВМ; 3 микропроцессор; 4 блок памяти (ОЗУ и ПЗУ); 5 - блок управления устройствами ввода-вывода; 6 параллельный интерфейс; 7 - блок синхронизации с сетью; 8 блок формирования заданий и коэффициентов; 9 - блок сопряжения управляющей микроЭВМ со сварочной установкой; 10 блок гальванического разделения; 11 блок контроллера; 12 блок таймеров; 13 - блок распределения и усиления отпирающих импульсов; 14 блок ввода дискретных сигналов; 15 блок цифроаналогового преобразования; 16 блок коммутации аналоговых сигналов; 17 блок аналого-цифрового преобразования; 18 механизм перемещения головки с электродом; 19 электродвигатель; 20 усилитель мощности; 21 изделие из свариваемых деталей; 22 источник сварочного тока; 23 шунт датчика тока неплавящегося электрода; 24, 25 согласующие преобразователи аналоговых токового сигнала и напряжения дуги; 26 - позиционный электропривод перемещения сварочной головки; 27 вход прерывания микрокомпьютера по сигналам таймеров; 28 импульсный выход блока таймеров; 29 16-битный информационный вход параллельного интерфейса; 30 первый 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 31 второй 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 32 управляющий выход импульсного сигнала "ввод данных" параллельного интерфейса; 33 -управляющий выход импульсного сигнала "вывод данных" параллельного интерфейса; 34 вход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) параллельного интерфейса; 35 - вход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) параллельного интерфейса; 36 первый информационный выход блока сопряжения; 37 первый информационный вход блока сопряжения (вход младших разрядов ВД00.ВД07); 38 второй информационный вход блока сопряжения (вход старших разрядов ВДОВ.ВД15); 39 - управляющий вход импульсного сигнала "ВВОД ДАННЫХ" блока сопряжения; 40 - управляющий вход импульсного сигнала "вывод данных" блока сопряжения; 41 - импульсный выход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) блока сопряжения; 42 импульсный выход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) блока сопряжения; 43.45 сетевые входы блока 7 синхронизации с сетью; 46 вход управления блока 7; 47 многобитный информационный выход блока 7; 48 - импульсный выход блока 7; 49, 50 многобитные информационные выходы блока 8 формирования заданий и коэффициентов; 51, 52 однопроводные управляющие входы блока 8; 53 триггерный регистр блока 11 контроллера; 54 вход синхронизации триггерного регистра 53; 55 инверторно-усилительный регистр; 56.58 - усилители-формирователи; 59 16-битный информационный вход блока 11; 60 - 16-битный информационный выход блока 11; 61 импульсный выход сигнала "ввод" (ВВ) и блока 11; 62 импульсный выход сигнала "вывод" (ВД) и блока 11; 63 - импульсный вход сигнала ТРА В блока 11; 64 импульсный вход сигнала ТРБ В блока 11; 65 импульсный выход сигнала ТРБМВ блока 11; 66 импульсный выход блока 12 таймеров; 67 информационный вход блока 12 таймеров; 68, 69 входы управления блока 12 таймеров; 70 многобитный информационный вход блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов; 71 кодовый выход блока 13; 72, 73 входы управления блока 14 ввода дискретных сигналов; 74 16-битный информационный выход блока 14; 75 основной 16-битный информационный вход блока 14; 76.78 сигнальные информационные входы блока 14; 79.81 однопроводные управляющие выходы блока 14; 82 многобитный информационный вход блока 15 цифроаналогового преобразования; 83 управляющий вход блока 15; 84 аналоговый выход блока 15; 85 многобитный информационный вход блока коммутации 16 аналоговых сигналов; 86.88 управляющие входы блока 16; 89, 90 импульсные выходы блока 16; 91, 92 аналоговые входы блока 16; 93 - аналоговый выход блока 16; 94 многобитный информационный выход блока 17 аналого-цифрового преобразования; 95 импульсный выход блока 17; 96.98 - управляющие входы блока 17; 99 аналоговый вход блока 17; 100 сварочная головка; 101 неплавящийся электрод; 102 присадочная проволока; 103 - подающие ролики; 104 механизм подачи присадочной проволоки; 105 катушка с присадочной проволокой; 106, 107 силовые клеммы сварочного источника 22; 108 держатель электрода; 109 токосъемник; 110 изолирующая трубка; 111 - сопло; 112 основная дуга; 113 сварочная ванна; 114 активное пятно дуги; 115 электродвигатель; 116 усилитель мощности; 117 электропривод подачи присадочной проволоки; 118 источник подогрева присадочной проволоки; 119, 120 силовые клеммы источника подогрева 118; 121, 122 второй и третий выходы блока ЦАП 15; 123 шунт для измерений тока присадочной проволоки; 124 согласующий преобразователь токового сигнала присадочной проволоки; 125 - согласующий преобразователь сигнала напряжения; 126, 127 третий и четвертый входы блока 16; 128, 129 датчики тока неплавящегося электрода и присадочной проволоки соответственно; 130 элемент сравнения источника 118; 131 - динамический регулятор источника 118; 132 управляемый полупроводниковый выпрямитель источника 118; 133 датчик тока источника 118; 134 шунт источника 118; 135 согласующий преобразователь токового сигнала источника 118; 136.138 триггерные регистры блока 15; 139 141 входы синхронизации триггерных регистров. 142, 144 цифроаналоговые преобразователи; 145 дешифратор адреса; 146.149 операционные усилители; 150.154 резисторы;

На фиг. 3 6 обозначено: iнэ, Uнэ ток и напряжение дуги неплавящегося электрода соответственно; iп, Uп ток и напряжение подогрева присадочной проволоки соответственно; lднэ длина дугового промежутка неплавящегося электрода; lАВ участок подогреваемой проволоки, находящийся в твердом состоянии; lBC участок подогреваемой проволоки, находящийся в жидком состоянии; lCD участок подогреваемой проволоки, находящийся в состоянии плазмы; Uc импульсы напряжения синхронизации на импульсном выходе 48 блока 7; iнэ график изменения тока неплавящегося электрода в пульсирующем режиме; хнэ - график изменения управляющего воздействия электропривода перемещения головки; хп график изменения управляющего воздействия источника подогрева присадочной проволоки; k номер такта управления; j номер цикла управления; Тф, Тв, Тc, Tп, Тц временные интервалы соответственно фронта, вершины, спада, паузы и цикла импульса тока дуги неплавящегося электрода.

Микрокомпьютерное устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов содержит в своем составе сварочную установку 1, управляющую микроЭВМ 2, (микрокомпьютер), включающую в себя микропроцессор 3, блок памяти 4, блок 5 управления устройствами ввода и вывода информации и параллельный интерфейс 6, блок 7 синхронизации с сетью, блок 8 формирования заданий и коэффициентов и блок 9 сопряжения микрокомпьютера 2 с объектом управления. Блок 9 сопряжения содержит в своем составе блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера, блок 12 таймеров, блок 13 вывода дискретных сигналов, блок 14 ввода дискретных сигналов, блок 15 цифроаналогового преобразования, блок 16 коммутации аналоговых сигналов и блок 17 аналого-цифрового преобразования.

Сварочная установка 1, представляющая собой объект управления для микрокомпьютера, содержит в своем составе механизм 18 перемещения сварочной головки с неплавящимся электродом, электродвигатель 19, усилитель мощности 20, детали свариваемого изделия 21, источник 22 тока неплавящегося электрода, шунт 23, согласующий преобразователь 24 токового сигнала и согласующий преобразователь 25 сигнала напряжения дуги. Совокупность механизма 18 перемещения, электродвигателя 19 и усилителя мощности 20 представляет собой позиционный электропривод 26 перемещения сварочной горелки. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания величины перемещения, являющийся входом усилителя мощности 20, по которому на электропривод подается управляющий аналоговый сигнал напряжения.

Блок 9 сопряжения (фиг. 2) своим первым импульсным выходом 28, являющимся выходом блока 12 таймеров соединен с первым входом 27 прерывания управляющей микроЭВМ 2, являющимся входом прерывания по таймеру микропроцессора 3.

Микрокомпьютер 2 (управляющая микроЭВМ) имеет 16-битный информационный вход 29, совпадающий с информационным входом параллельного интерфейса 6, первый 8-битный информационный выход 30 и второй 8-битный информационный выход 31, совпадающие с соответствующими выходами параллельного интерфейса 6, управляющие выходы 32 и 33 импульсных сигналов соответственно "ввод данных" и "вывод данных", которые являются соответственно первым и вторым импульсными выходами параллельного интерфейса, импульсные входы 34 и 35 сигналов соответственно "требования А" верхнего уровня (ТРА В) и требование Б" верхнего уровня (ТРБ В), которые одновременно являются такими же функциональными входами параллельного интерфейса. Входы 34 и 35 являются соответственно вторым и третьим импульсными входами прерывания управляющей микроЭВМ.

Блок 9 сопряжения своим вторым импульсным выходом 41, связанным с импульсным выходом 48 блока 7 синхронизации с промышленной сетью 380/220 B, соединен с импульсным входом 34 "требование А" параллельного интерфейса 6, являющимся вторым входом 34 прерывания управляющей микроЭВМ 2, связанной своими первым и вторым информационными выходами 30 и 31, первым и вторым управляющими импульсными выходами 32 и 33 и первым информационным входом 29 с первым и вторым информационными входами 37 и 38, первым и вторым управляющими импульсными входами 39, 40 и первым информационным выходом 36 блока 9 сопряжения.

Третий импульсный вход 63, третий информационный вход 76 и третий импульсный выход 79 блока 9 сопряжения подключены соответственно к импульсному выходу 48, информационному выходу 47 и входу 46 управления блока 7 синхронизации устройства с промышленной сетью. Четвертый и пятый информационные входы 77 и 78, четвертый и пятый импульсные выходы 80, 81 блока 9 сопряжения подсоединены соответственно к первому и второму информационным выходам 49, 50, первому и второму импульсным входам 51 и 52 блока 8 формирования заданий и коэффициентов.

Блок 13 распределения и усиления отпирающих импульсов имеет один информационный вход 70 и один информационный выход 71.

Блок 15 цифроаналогового преобразования имеет один многобитный информационный вход 82, один импульсный управляющий вход 83 и три аналоговых выхода 84, 121, 122.

Блок 16 коммутации аналоговых сигналов имеет четыре аналоговых входа 91, 92, 126, 127, три управляющих входа сигналов "Ввод" 88, "Вывод" 87 и ТРБМВ 86, один многобитный информационный вход 85, два импульсных выхода СБР 89 и РПН 90 и один аналоговый выход 93.

Блок 17 аналого-цифрового преобразования имеет один аналоговый вход 99, три импульсных управляющих входа для сигналов СБР 97, РПН 98 и ТРБМВ 96, один импульсный выход сигнала ТРБ В 95 и один многобитный информационный выход 94.

Блок 19 сопряжения управляющего микрокомпьютера 2 со сварочной установкой имеет шестой импульсный выход 42, который подключен к входу 35 "требование Б" параллельного интерфейса 6.

Выход преобразователей токового сигнала 24 и сигнала напряжения 25 дуги подсоединены соответственно к первому и второму аналоговым входам 91 и 92 коммутатора 16 аналоговых сигналов, являющимися соответственно первым и вторым аналоговыми входами блока 9 сопряжения. Аналоговый выход 84 блока 9 сопряжения, соединенный с аналоговым выходом 84 блока 15 цифроаналогового преобразования, подключен к аналоговому входу усилителя 20 мощности электропривода 26 перемещения сварочной головки 100. Второй информационный кодовый выход 71 блока 9 сопряжения, который представляет собой кодовый выход 71 блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов, подключен к входам управления отпиранием полупроводниковых вентилей (тиристоров) источника питания 22.

Блок контроллера 11 содержит в своем составе триггерный регистр 53 с входом синхронизации 54 для хранения системного адреса того блока из состава блока 9 сопряжения, к которому процессор микроЭВМ 2 производит обращение, инверторно-усилительный регистр 55 для улучшения фронтов при передаче выводимого из микроЭВМ информационного слова, усилители-формирователи 56, 57 и 58 сигналов "ввод", "вывод" и ТРБМВ соответственно. Шины 36 информации, вводимой в микроЭВМ, связаны через блок 10 гальванического разделения и блок 11 контроллера непосредственно с магистральными шинами 59 ввода данных блока 9 сопряжения. Выходные информационные шины 31 параллельного интерфейса, содержащие старшие 8 бит, через вход 38 блока сопряжения подключены через блок 10 гальванического разделения к информационному входу 8-битного триггерного регистра 53, вход синхронизации 54 (вход "запись") которого соединен с выходным усилителя-формирователя 56. 8-битный выход триггерного регистра 53 и выходные шины 30 младших восьми бит информации, выводимой через параллельный интерфейс 6, через блок 10 гальванического разделения, подключены через 16-битный инверторно-усилительный регистр 55 к магистральным шинам 60 вывода данных. Шина подтверждения ввода 32 и шина подтверждения вывода 33 подключены через блок 10 гальванического разделения и усилители-формирователи 56 и 57 к магистральным шинам управления "ввода" 61 и "вывод" 62 соответственно.

Блок 11 контроллера снабжен формирователем 58 импульсного сигнала ТРБМВ, импульсным входом 64 и двумя импульсными выходами 42 и 65. При этом первый 37 и второй 38 информационные, первый 39 и второй 40 управляющие входы блока 9 сопряжения соединены через блок 10 гальванического разделения соответственно с входами регистра 55 младших разрядов и входами регистра 53 старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами формирователей 56, 57 блока 11 контроллера. Первый информационный выход блока 11 контроллера подсоединен через блок 10 гальванического разделения к первому информационному выходу 36 блока 9 сопряжения, второй информационный выход 60 первый и второй импульсные управляющие выходы 61, 62 блока 11 контроллера подключены соответственно к информационным входам, первому и второму управляющим входам блока 12 таймеров 67, 68, 69, блока 14 ввода дискретных сигналов 75, 72, 73, блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов 70, блока 15 цифроаналогового преобразования 82, 83, и коммутатора 16 аналоговых сигналов 85, 87, 88. Импульсные выходы сигналов СБР 89, РПН 90 блока 16 коммутации аналоговых сигналов и аналоговый выход 93 последнего подсоединены соответственно к первому и второму импульсным входам СБР 97 и РПН 98 и аналоговому входу 99 блока 17 аналого-цифрового преобразования. Информационный и импульсный выходы 94 и 95 блока 17 аналого-цифрового преобразования подсоединены соответственно к второму информационному 59 и второму импульсному 64 входам блока 11 контроллера. Импульсный выход блока 11 контроллера, соединенный с дополнительным входом 64, подсоединен через блок 10 гальванического разделения к второму дополнительному выходу 42 блока сопряжения. Вход 64 через формирователь 58 соединен с выходом 65 сигнала ТРБМВ, который подключен к третьему входу 86 управления блока 16 коммутатора аналоговых сигналов и третьему управляющему входу 96 блока 17 аналого-цифрового преобразования.

Блок 14 ввода дискретных пассивных сигналов служит для ввода в микропроцессорный вычислительный блок 2 дискретной информации в параллельном двоичном коде от различных дискретных устройств и имеет в общем случае несколько каналов ввода, задаваемых их адресами.

Сварочная установка 1 содержит в своем составе также сварочную головку 100, перемещающуюся относительно свариваемого изделия 21, на которой укреплен неплавящийся электрод 101, параллельно которому движется присадочная проволока 102. Присадочная проволока 102 сматывается с помощью подающих роликов 103 механизма 104 подачи присадочной проволоки с катушки 105. Входные силовые клеммы сварочного источника 22 подсоединены к цеховой трехфазной питающей сети (фиг. 1). Первая выходная клемма 107 источника 22 питания основной дуги 112 подсоединена через шунт 20 к свариваемому изделию 18, вторая выходная клемма 106 подсоединена к неплавящемуся электроду 101. На сварочной головке 100 смонтированы электродержатель 108, токосъемник 109, изолирующая трубка 110, сопло 111, через которое в зону сварки подается инертный газ. В процессе сварки между неплавящимся электродом 101 и свариваемым изделием 22 непрерывно горит основная дуга 112, под воздействием которой на изделии образуется сварочная ванна 113. Ток неплавящегося электрода 101 замыкается на свариваемое изделие 22 через столб дуги 112 и активное пятно 114 дуги, располагающееся на сварочной ванне 113.

Совокупность механизма 104 подачи присадочной проволоки с подающими роликами 103, электродвигателя 115 и усилителя 116 мощности представляет собой регулируемый по скорости электропривод 117 подачи присадочной проволоки, обеспечивающий регулирование скорости ее подачи в сварочную ванну 113 по определенному закону. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания скорости электродвигателя и подачи присадочной проволоки, являющийся аналоговым входом усилителя 116 мощности, через который на последний подается управляющий сигнал напряжения. Второй выход 121 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания скорости электропривода 117.

Источник 118 подогрева присадочной проволоки может иметь различные структуру и характеристики. В рассматриваемом устройстве в качестве примера выбран управляемый входным аналоговым сигналом стабилизатор постоянного или пульсирующего тока (фиг. 7). Силовые входы источника 118 подключены к цеховой трехфазной питающей сети, выходная силовая клемма 120 подсоединена к изделию 21, выходная силовая клемма 119 через силовые клеммы шунта 123 к токосъемнику 109, измерительные клеммы шунта 123 подключены к входам согласующего преобразователя 124 токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу 126 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Третий выход 122 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания величины тока подогрева присадочной проволоки источника 118. Входы второго согласующего преобразователя 125 сигнала напряжения подсоединены к изделию 21 и токосъемнику 109, а выход к четвертому входу 127 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Шунт 123 и согласующий преобразователь 124 токового сигнала образуют датчик 129 тока присадочной проволоки.

Источник 118, представляющий собой управляемый аналоговым сигналом стабилизатор постоянного тока с круто падающей (штыковой) внешней характеристикой, содержит в своем составе следующие основные элементы (фиг. 7): элемент 130 сравнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом источника 118 и является управляющим входом задания величины выходного тока последнего, динамический регулятор 131, управляемый выпрямитель 132, выполненный, например, в виде трехфазного моста Ларионова, с управляемым вентилем-тиристором в каждом из шести плеч и датчик 133 тока источника 118, содержащий, например, последовательно соединенный шунт 134 источника 118 и согласующий преобразователь 135 токового сигнала источника 118. Выход элемента 130 сравнения через динамический регулятор 131 связан с входом управляемого выпрямителя 132. В цепь выходной силовой клеммы 120 своими силовыми клеммами включен шунт 134 датчика 133 выходного тока источника 118. Две измерительные клеммы шунта 134 подсоединены к двум входам согласующего преобразователя 135, выход которого подключен к второму входу элемента 130 сравнения, образуя внутреннюю цепь отрицательной обратной связи по выходному току источника 118. Примером описанного источника может служить выпрямитель сварочный управляемый типа ВСВУ-400, серийно выпускаемый РПО "Электромеханика" в г. Ржеве.

Согласующие преобразователи 24, 25, 125, 124, 135, выполняют функции гальванического разделения, усиления и нормализации измеренных токовых сигналов и сигналов напряжения.

Блок 15 цифроаналогового преобразования (фиг. 8) выполнен многоканальным и содержит триггерные регистры 136.138 с входами 139.141 синхронизации, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 142.144, дешифратор 145 адреса, операционные усилители 146-149 резисторы 150.154.

Каждый из триггерных регистров 136.138, например 136, содержит определенное число (например, 10) ДС-триггеров с управлением по фронту, каждый из которых имеет информационный и синхронизирующий входы. Синхронизирующие входы всех триггеров любого регистра объединены, образуют его общий синхронизирующий вход 139 и управляются от одного сигнала. Информационные входы с первого по девятый триггеров регистра 136 подключены к соответствующей с первой по девятую магистральным шинам вывода данных ВД00-ВД08 блока 9 сопряжения. Десятая магистральная шина вывода данных ВДО9 через инвертор, входящий в состав регистра 136, связана с информационным входом десятого, знакового, триггера упомянутого регистра. В результате такого включения подаваемый на десятый триггер информационный сигнал инвертируется, что необходимо для получения двухполярного сигнала на выходе ЦАП.

Дешифратор 145 адреса имеет многобитный информационный вход 82 и вход 83 управления, выполнен на базе микросхемы дешифратора на 16 направлений типа К155ИДЗ и содержит узел задания адреса, двухвходовый логический элемент совпадения, логические инверторы (для упрощения на фиг. 8 не показаны). Информационный, например 6-битный, вход дешифратора 145 адреса подключен к соответствующим с одиннадцатой по шестнадцатую шинам вывода данных ВД10.ВД15. Вход 83 управления дешифратора 145 подключен к магистральной шине управления "вывод". Выходы дешифратора 145 подсоединены к соответствующим входам 139. 141 синхронизации триггерных регистров 136.138. Путем перестановки проводников-перемычек в узле задания адресов дешифратора можно зарезервировать за блоком 15 определенный набор 6-битных двоичных адресов по числу каналов в старшей части 16-битного слова данных, выводимого из процессора ЭВМ по шинам 60-82. Формат выводимого слова для блока 15 цифроаналогового преобразования приведен в таблице.

Выходы триггерных регистров 136, 137, 138 подсоединены к информационным входам соответствующих цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144. Последние служат для преобразования 10-битного цифрового двоичного позиционного кода со знаком в аналоговые сигналы напряжения и выполнены на базе микросхем К572ПА1. Знаковым является старший бит кода данных. Аналоговые выходы цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144 подключены к инвертирующим входам выходных операционных усилителей 146, 147, 148 соответственно, выходы которых соединены с выводами резисторов обратной связи соответствующих микросхем ЦАП 142, 143, 144.

Работает устройство следующим образом.

Режим сварки обычно задается циклограммой. Количество программируемых участков циклограммы зависит от числа управляемых параметров режима и определяется в основном объемом запоминающего устройства (ОЗУ) управляющей микроЭВМ 2. Программа диалога с оператором-сварщиком и управления процессом сварки хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) блока 4 памяти. После включения электропитания микропроцессор 3 управляющей ЭВМ 2 выдает команды через параллельный интерфейс 6 и блок сопряжения 9 на коммутацию соответствующих цепей управления сварочной установкой 1 (в целях упрощения не показаны), установление нулевых значений величин сварочных напряжения и тока, напряжения и тока источника подогрева присадочной проволоки, скорости сварки, скоростей подачи присадочной проволоки и перемещений сварочной горелки по ее осям движения (не показаны). Затем микропроцессор 3 выдает команду на перемещение сварочной головки 100 по вертикали в ее начальное положение, величина которого (дуговой промежуток lднэ) может либо выбираться из блока 4 памяти, либо задаваться переключателями блока 8 формирования заданий и коэффициентов. Эта команда через блоки 6, 10, 11, 15 поступает на вход блока 20 усиления мощности позиционного электропривода 26, подается напряжение на электродвигатель 19, и последний, приводя в действие механизм 18, перемещает сварочную горелку с неплавящимся электродом 101 в заданное начальное положение.

После завершения сеанса позиционирования сварочной головки оператором-сварщиком в режиме диалога с управляющей ЭВМ 2 вводятся все необходимые параметры циклограммы режима сварки. Эти параметры вводятся с клавиатуры и отображаются на дисплее через блок 5 управления устройствами ввода-вывода. В сварочной установке могут быть предусмотрены другие различные устройства сигнализации и отображения вводимой и технологической информации, которые здесь для сокращения объема заявки не рассматриваются. При этом независимо от числа программируемых участков первый участок циклограммы задает определенную последовательность подачи защитного газа, включения токов дуги iнэ (неплавящегося электрода) и присадочной проволоки iп. В рассматриваемом случае аргонодуговой сварки возбуждение основной дуги на первом участке может быть осуществлено безоосцилляторным способом путем подвода присадочной проволоки до касания ею изделия 21 из свариваемых деталей и последующего ее отвода на небольшое расстояние от дуги с помощью электропривода 117 подачи присадочной проволоки. На первом участке задаются длительность его во времени, величины начального (дежурного) тока неплавящегося электрода, начального тока подогрева присадочной проволоки, и расстояние электрода 101 от свариваемого изделия (длина дугового промежутка lднэ). Аналогично задаются параметры всех остальных участков циклограммы: значения длительностей их во времени, токов электрода и присадочной проволоки, величины перемещения головки, напряжений на электроде и на токосъемнике, скоростей сварки и подачи присадочной проволоки. При этом микропроцессор 3 через блок 5 считывает введенные параметры, заносит их в ОЗУ блока 4 памяти и отображает их значения на дисплее или других средствах отображения информации, имеющихся в системе.

В последнее время при дуговой сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов на постоянном токе широко применяются режимы пульсирующего постоянного тока. При задании такого режима в процессе диалога с управляющей ЭВМ оператор-сварщик вводит для выбранных участков циклограммы сварки задаваемые значения режима пульсирующих постоянных токов (см. фиг. 6): длительность цикла Тц, длительность фронта нарастания тока неплавящегося электрода Тф, длительность вершины импульса тока электрода Тв, длительность спада Tc, длительность паузы Тп, а также величины дежурного тока электрода Iнэ1 и тока присадочной проволоки Iп1 на интервале паузы тока электрода, и величины токов электрода Iнэ2 и присадочной проволоки Iп2 для интервала импульса тока электрода, а также значение скорости Vп подачи присадочной проволоки. Эти параметры, заданные для каждого из участков циклограммы, также заносятся микропроцессором 3 в ОЗУ блока 4 памяти.

После включения электропитания и запуска программы программно-задающий блок 4 ОЗУ и ПЗУ управляющей микроЭВМ 2 выполняет первоначальные сброс и установку всех внешних устройств и блоков, включает систему прерываний микропроцессора 3 и вырабатывает определенные законы управления исполнительными органами: источниками питания дуги электрода и подогрева присадочной проволоки, электроприводами перемещения головки и подачи присадочной проволоки. Заданные значения кода режима работы, величины начального дугового промежутка, тока неплавящегося электрода, тока подогрева присадочной проволоки, скорости подачи проволоки и других необходимых параметров (системная информация), например, в двоичном коде считываются микропроцессором 3 через параллельный интерфейс 6, блок 14 ввода дискретных сигналов из блока 8 формирования заданий и коэффициентов.

Далее в процессе работы текущие величины параметров lднэ, Iнэ, Iп, Vп, корректируется в соответствии со значениями сигналов обратных связей, вводимым с выхода 94 блока 17 аналого-цифрового преобразования по входам 91, 92, 126, 127 блока 16 коммутации аналоговых сигналов, в соответствии с выработанными законами управления. Затем программой рассчитывается необходимая последовательность изменения во времени угла отпирания вентилей, и первое значение угла a в двоичном коде подготавливается к выдаче его на информационный вход 67 соответствующего счетчика тактовых импульсов блока 12.

Блок 12 счетчиков тактовых импульсов содержит три двоичных программно-управляемых счетчика тактовых импульсов и блок управления счетчиками. Счетчики могут загружаться двоичными кодами и управляться программно через блоки параллельного интерфейса 6, гальванического разделения 10, контроллера 11. Счетчики служат для "отмеривания" временных интервалов, соответствующих заданным или рассчитанным значениям угла отпирания вентилей силового тиристорного источника 22, и ведут счет тактовых импульсов от задающего высокочастотного генератора тактовых импульсов. Выходы счетчиков объединены по ИЛИ и образуют импульсный выход 28 блока 12, который в свою очередь подсоединен к входу 27 прерываний микропроцессора 3 для запуска подпрограммы обслуживания прерываний управляющей ЭВМ 2 от счетчиков тактовых импульсов (таймеров).

Блок 13 служит для формирования, усиления и распределения отпирающих импульсов по вентилям силового вентильного преобразователя источника 22 питания дуги электрода.

Подробные описания конкретного выполнения и функционирования блока 12 счетчиков тактовых импульсов, блока 13 усиления и распределения отпирающих импульсов и блока 7 синхронизации с сетью приведены в а.с. СССР N 1146781 и N 1205243.

При дальнейшем изложении используется понятие "зоны сетевого напряжения" для К-го вентиля моста, введенное в а.с. N 1146781. Распознавание текущего номера зоны осуществляется с помощью нуль-органов и регистратора полярностей фаз трехфазной питающей сети блока 7.

Управляющая микроЭВМ 2 работает в течение всего времени функционирования данного устройства с момента включения его электропитания по программе, хранящейся в блоке 4 памяти, в соответствии с алгоритмом, приведенном на фиг. 6 и 9. Программа выполняется микропроцессором 3 циклически, по тактам, начало каждого такта соответствует переднему фронту импульса синхронизации (см. фиг. 6а). Каждая зона сетевого напряжения соответствует одному такту управления (интервалу синхронизации), в котором производится расчет значения угла отпирания a очередного вентиля, определение и выдача соответствующего выходного кода на отпирание вентилей. Импульсами синхронизации, приходящими от нуль-органов блока 7, осуществляется прерывание программы шесть раз за период питающей сети. Вначале каждого К-го такта микропроцессор считывает системную информацию, например, по каналам 77-49 и 78-50, и технологическую информацию от блоков 7, 16, 17, 24, 25, 124, 125, содержащих регистраторы и датчики контролируемых величин и параметров.

После получения сигнала прерывания в виде импульса высокого уровня с выхода 48 блока 7, поступающего на вход 63 блока сопряжения и далее с его выхода 41 на вход 34 параллельного интерфейса 6. управляющей ЭВМ микропроцессор в соответствии с программой переходит на подпрограмму обслуживания прерывания от импульса синхронизации, в начале которой выполняет сброс соответствующего триггера прерывания в блоке 7. В результате на выходе 48 блока 7 вновь устанавливается низкий уровень напряжения, т.е. блок 7 подготавливается к новому циклу работы. Затем микропроцессор с выхода 49 блока 8 формирования заданий и коэффициентов через вход 77 блока 14 блок 11 контроллера и блок 10 гальванического разделения считывает код режима работы устройства и сварочной установки и анализирует его. Если оператором установлен автоматический режим работы устройства и установки с выдачей управляющих воздействий и подана команда начала процесса сварки, то микропроцессор переходит к соответствующему блоку управляющей программы и считывает все параметры системной и технологической информации.

Системной информацией является информация, задаваемая оператором сварочной установки в режиме диалога или в процессе работы с помощью программных переключателей блока 8 формирования заданий и коэффициентов, кнопок, тумблеров и т. п. Как упоминалось выше, такой информацией являются: код режима работы сварочной установки, уставки (задания) начальных значений длины дугового промежутка lднэо, его минимальное lднэmin и максимальное значения lднэmax, длительности цикла Тц в режиме пульсирующего тока, параметров Тф, Тв, Tc, Tп, тока неплавящегося электрода Iнэо, тока подогрева присадочной проволоки Iпо, скорости подачи проволоки Vпо, а также все остальные параметры циклограммы сварки. Заданные оператором в блоке 8 значения кода режима работы, длины дугового промежутка и всех других системных коэффициентов и параметров циклограммы могут им быть изменены в любой момент времени в процессе сварки. При очередном импульсе синхронизации эти значения заново считываются микрокомпьютером 2 через блок 9 сопряжения и заносятся в память для немедленного использования программой.

Технологической информацией является информация, отражающая протекание технологического процесса сварки: т.е. показания датчиков всех измеряемых величин и контролируемых технологических параметров. В рассматриваемом случае это значения тока и напряжения неплавящегося электрода, вводимые с датчиков 128 и 25, тока и напряжения присадочной проволоки, вводимые с датчиков 129 и 125 через блоки 16, 17, 11, 10 в управляющий микрокомпьютер 2.

Источник 22 питания основной дуги 112 начинает вырабатывать заданное значение тока Iнэ, который через клемму 107, шунт 23 поступает к свариваемому изделию 21, затем через активное пятно 114 дуги 112 и неплавящийся электрод 101 возвращается через клемму 106 в источник 22. При этом на изделии 21 наводится сварочная ванна 113, в которую затем начинают подавать присадочную проволоку 102 (фиг. 1 и 3) с помощью роликов 103 механизма 104, приводимого в действие с помощью регулируемого по скорости электропривода 117.

По мере образования сварочной ванны 113 и установления процесса начинают перемещать основную дугу 112, двигая горелку с электродом 101 вдоль свариваемого стыка, и поддерживают с помощью позиционного электропривода 26 перемещения сварочной головки 100 расстояние между неплавящимся электродом 101 и активным пятном 114 дуги 112 на поверхности сварочной ванны 113 в соответствии с вышеизложенным способом, поддерживая неизменной величину среднего отклонения dнэj реальной вольт-амперной характеристики основной дуги от эталонной.

Подаваемая в сварочную ванну присадочная проволока подогревается за счет джоулева тепла, выделяемого проходящим по ней током проволоки Iп, который проходит от клеммы 120 источника 118 подогрева присадочной проволоки к свариваемому изделию 21, далее через сварочную ванну 113, активное пятно 114 дуги 112, оплавляемый конец проволоки 102 (вылет), токосъемник 109, шунт 123 и возвращается через клемму 119 в источник 118.

Величину скорости Vп подачи присадочной проволоки задают программно в цифровом виде. Микропроцессор 3 считывает из ОЗУ блока 4 памяти из массива данных параметров циклограммы сварки, введенных оператором, цифровой код скорости Vп для данного участка циклограммы и выдает его через параллельный интерфейс 6 управляющей ЭВМ 2 в блок 9 сопряжения, через блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера в блок 15 цифроаналогового преобразования, в котором этот код преобразуется в аналоговую форму. Величина полученного аналогового сигнала напряжения UVп зад соответствует определенному заданному в программе значению скорости Vп подачи присадочной проволоки. С выхода 121 блока 15 аналоговый сигнал UVп зад поступает на вход задания скорости электропривода 117 подачи присадочной проволоки.

Величину тока Iп подогрева присадочной проволоки задают также программно в цифровом виде. Микропроцессор 3 считывает из ОЗУ блока 4 памяти из массива данных параметров циклограммы сварки, введенных оператором, цифровой код тока Iп подогрева присадочной проволоки для выбранного участка циклограммы и выдает его через параллельный интерфейс 6 управляющей ЭВМ в блок 9 сопряжения через блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера в блок 15 цифроаналогового преобразования, в котором этот код преобразуется в аналоговую форму. Величина полученного аналогового сигнала напряжения UIп зад соответствует некоторому заданному в программе значению тока Iп подогрева присадочной проволоки. С выхода 122 блока 15 аналоговый сигнал напряжения UIп зад поступает на вход задания величины тока подогрева источника 118. Это напряжение поступает на первый (задающий) вход элемента 130 сравнения (см. фиг. 7), на второй вход которого (вход обратной связи) поступает сигнал напряжения UIпoc, снимаемый с выхода датчика 133 тока. Элемент 130 сравнения формирует на своем выходе сигнал разности напряжений

Uвх п UIп зад UIп ос,

соответствующий заданному значению тока подогрева присадочной проволоки. Сигнал Uвх п поступает на вход динамического регулятора 131, где на него накладывается динамическая составляющая напряжения, улучшающая переходный процесс изменения тока, и затем с выхода динамического регулятора 131 на вход управляемого выпрямителя 132. Последний преобразует переменный ток трехфазной промышленной сети в постоянный ток заданного значения Iп. Величина этого тока регистрируется шунтом 134 датчика 133 тока, усиливается и нормализуется согласователем 135 токового сигнала, на выходе которого вырабатывается сигнал UIп ос, пропорциональный току, выдаваемому источником 118. Так как источник 118 представляет собой законченное серийное устройство, датчик тока 113 является его неотъемлемым внутренним элементом, поэтому сигнал с датчика тока 113 может оказаться недоступным для ввода его в рассматриваемое микропроцессорное устройство управления.

Величина тока Iп присадочной проволоки одновременно регистрируется шунтом 123 датчика 129 тока, усиливается и нормализуется согласователем 124 токового сигнала, на выходе которого вырабатывается сигнал UIп, пропорциональный мгновенному значению тока источника 118. Этот сигнал поступает на вход 126 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Напряжение источника 118, снимаемое с токосъемника 109 и свариваемого изделия 21, поступает на два входа согласующего преобразователя 125 сигнала напряжения, в котором усиливается, нормализуется и с выхода преобразователя 125 проходит на вход 127 блока 16 коммутации. В дальнейшем по команде микропроцессора эти сигналы передаются в блок 17, в котором они преобразуются из аналоговой в цифровую форму, и уже в цифровом виде через блоки 17, 11, 10, 6 поступают в микропроцессор 3 для дальнейшей обработки и использования.

Данное вышеописанное устройство предназначено для осуществления нового предлагаемого тем же автором в отдельной заявке на изобретение способа управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов с подачей присадочной проволоки. Существо предложенного способа заключается в следующем.

В начале процесса сварки устанавливают неплавящийся электрод на заданном расстоянии от свариваемых деталей, возбуждают основную дугу между неплавящимся электродом и свариваемыми деталями на дежурном токе электрода и затем ведут сварку на номинальном токе электрода, подавая в зону дуги, с постоянной скоростью присадочную проволоку, которую подогревают, пропуская по ней через дугу ток подогрева от отдельного источника подогрева постоянного тока. В режиме пульсирующего тока задают эталонную (фиг. 5) вольт-амперную характеристику основной дуги от неплавящегося электрода для заданного неизменного значения скорости подачи присадочной проволоки, при регулировании сварочного тока неплавящегося электрода снимают реальную динамическую вольт-амперную характеристику основной дуги для заданного неизменного значения скорости подачи присадочной проволоки, для чего на интервале нарастания тока в каждом такте измеряют ток и напряжение неплавящегося электрода, сравнивают с эталонной вольт-амперной характеристикой, определяют среднее значение отклонения реальной вольт-амперной характеристики от эталонной для всех тактов интервала нарастания, формируют управляющее воздействие, пропорциональное среднему значению отклонения и компенсируют этим воздействием среднее значение отклонения путем соответствующего изменения расстояния между неплавящимся электродом и свариваемыми деталями.

При этом генерируют серию импульсов синхронизации, каждый из которых формируют в момент перехода через нуль одного из шести линейных напряжений трехфазной промышленной сети. С помощью этих импульсов разбивают во времени весь процесс автоматического регулирования и управления дуговой сваркой на последовательно сменяющие друг друга К-е такты, каждые N из которых составляют j-й цикл управления, причем измерения тока и напряжения неплавящегося электрода осуществляют по переднему фронту каждого импульса синхронизации в начале каждого такта управления.

На каждом j-м цикле формируют управляющее воздействие Xнэj в цифровом виде для позиционного электропривода перемещения головки по отклонению в соответствии с соотношением

xнэj=kэпгнэj ... (1)

где Xнэj управляющее воздействие для электропривода перемещения головки с неплавящимся электродом;

Kэпг коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик электропривода сварочной головки;

нэj среднее расчетное отклонение для j-го цикла реальной вольт-амперной характеристики от эталонной.

Управляющее воздействие Xнэj преобразуют из цифровой в аналоговую форму и подают полученный аналоговый сигнал напряжения на аналоговый вход электропривода 26 перемещения сварочной головки 100 в каждом К-м такте управления до того такта (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение.

Отклонение реальной вольт-амперной характеристики от эталонной (рассогласование) находят путем определения среднего его значения по формуле:



где UнэК текущее К-e значение напряжения между неплавящимся электродом и изделием из свариваемых деталей;

UэтК текущее К-e значение напряжения эталонной вольт-амперной характеристики для К-го значения тока;

m число измерений за интервал нарастания импульса тока.

Значение среднего отклонения нэj запоминают в ячейке ОЗУ блока 4 памяти. Оно может отличаться от предыдущего значения нэ(j-1), вычисленного на (j-1)-м цикле управления. До момента окончания вычисления среднего отклонения в текущем j-м цикле на электропривод выдавалось в каждом такте управляющее воздействие, рассчитанное по отклонению нэ(j-1) предыдущего цикла. Эти значения отклонения и управляющего воздействия следует сменить, что и выполняется на очередном К-м такте текущего j-го цикла, наступающем после того такта, на котором закончилось вычисление отклонения нэj. Затем по формуле (1) вычисляется новое значение управляющего воздействия Xнэj, которое преобразуют в аналоговую форму и подают новое значение аналогового сигнала на вход электропривода 26 в каждом такте управления до расчета новых значений среднего отклонения и управляющего воздействия.

Особенностями способа являются следующие. После возбуждения дуги через время, необходимое для того, чтобы образовавшаяся сварочная ванна достигла своих установившихся размеров, подают присадочную проволоку 102 в область анодного пятна 114 дуги 112 (фиг. 3) с оптимальной скоростью Vпоп и одновременно перемещают электрод 101 и присадочную проволоку 102 в направлении сварки со скоростью Vсв. Присадочную проволоку подают в анодное пятно дуги в связи с тем, что в анодном пятне выделяется наибольшее количество тепла от сварочной дуги и в этом месте присадочная проволока получает максимальное количество тепла от сварочной ванны. Оптимальная скорость Vпоп подачи присадочной проволоки выбирается из следующих соображений. При скорости подачи, меньшей оптимальной, наблюдается капельный механизм переноса металла присадочной проволоки, так как она в этом случае плавится в объеме дуги. Это снижает производительность процесса сварки. При скорости подачи значительно большей оптимальной, присадочная проволока не успевает плавиться в области анодного пятна дуги, проходит в сварочную ванну, может даже уткнуться в ее дно и изогнуться, что приводит к избытку присадочной проволоки в сварочной ванне, и обусловливает появление несплавлений и металлических включений, а в конечном счете к нарушению процесса сварки. Существует максимально допустимая скорость Vпmax подачи присадочной проволоки, которая в (1,2-1,5) раз больше ее оптимальной скорости, при которой проволока проходит более длинный путь в сварочной ванне, но не достигает ее дна вследствие расплавления, что обеспечивает дополнительный подогрев проволоки.

Таким образом, оптимальная скорость Vпоп подачи проволоки характеризуется границей перехода механизма переноса металла проволоки струйного в капельный.

Из аналогичных соображений выбирают и оптимальную скорость сварки Vсв.

Одновременно с операциями по стабилизации длины дугового промежутка между неплавящимся электродом и изделием выполняют операции контроля величины электрической мощности, затрачиваемой на подогрев присадочной проволоки за время одного цикла. Для этого в каждом К-м такте по переднему фронту импульса синхронизации измеряют ток iпК и напряжение UпК присадочной проволоки и определяют мгновенную мощность qпК как произведение тока и напряжения

qпK=iпКUпK (3)

Далее вычисляют среднюю мощность подогрева за j-й цикл из N тактов по формуле:



Затем находят среднее отклонение мощности подогрева как разность некоторого опорного максимального значения мощности Qп зад, определяемого условиями плавления присадочной проволоки, и средней мощности за цикл Qпj:

пj = Qп зад-Qпj (5)

Значение мощности Qп зад имеет следующий физический смысл. Присадочная проволока, продвигаемая роликами механизма 104 подачи, по направлению к сварочной ванне с постоянной заданной скоростью Vп зад, нагревается проходящим по ней током Iпj до температуры плавления



Плавление проволоки происходит на ее конце, который почти касается сварочной ванны, но не доходит до нее на некоторую величину расстояния lCD (см. фиг. 3, 4), которая может быть различной. Образующая на конце проволоки капля расплавленного металла отрывается от конца проволоки и под воздействием силы веса опускается в сварочную ванну. При этом в проволоке выделяется мощность Qпj, от значения которой за цикл Qпj и зависит величина дугового промежутка от конца проволоки до поверхности сварочной ванны lCD. С увеличением мощности Qпj величина lCD увеличивается вследствие более быстрого расплавления проволоки, с уменьшением мощности Qпj величина lCD уменьшается.

Значение мощности, при котором при неизменной скорости Vп1 расплавляемый конец присадочной проволоки находится на расстоянии от поверхности сварочной ванны, равном удвоенному значению диаметра dп проволоки, т.е.

lCD 2dп, (7)

является опорным заданным значением Qп Qп зад. Это значение мощности определяется экспериментальным или расчетным путем.

Мощность подогрева проволоки регулируют изменяя ток подогрева iп следующим образом:

если пj<0, то ток проволоки Iп уменьшают;

если пj>0, то ток проволоки увеличивают;

если пj= 0, то ток Iп оставляют неизменным.

Для этого на каждом j-м цикле формируют управляющее воздействие Xпj в цифровом виде для источника подогрева присадочной проволоки в соответствии с соотношением

xпj= kпппj (8)

где Xпj управляющее воздействие, подаваемое на вход источника подогрева присадочной проволоки;

Kпп коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик канала передачи и источника питания подогрева присадочной проволоки;

пj среднее расчетное отклонение для j-го цикла реальной мощности подогрева от опорной заданной.

Управляющее воздействие Xпj преобразуют из цифровой в аналоговую форму и подают полученный аналоговый сигнал напряжения на аналоговый вход задания источника 118 подогрева с выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования в каждом К-м такте управления до того такта (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение.

Значение среднего отклонения пj запоминают в специальной ячейке ОЗУ блока 4 памяти. Оно может отличаться от предыдущего значения п(j-1), вычисленного на предыдущем (j-1)-м цикле управления. До момента окончания вычисления среднего отклонения мощности подогрева в текущем j-м цикле на вход источника подогрева в каждом такте выдавалось управляющее воздействие Xп(j-1), рассчитанное по отклонению п(j-1) предыдущего цикла. Эти значения отклонения и управляющего воздействия следует сменить, что и выполняется на очередном К-м такте текущего j-го цикла, наступающем после того такта, на котором закончилось вычисление отклонения пj. Затем по формуле (8) вычисляют новое значение Хпj, которое преобразуют в аналоговую форму и подают новое значение аналогового сигнала на вход задания источника 118 подогрева с выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования в каждом К-м такте управления до тока такта очередного (j+1)-го цикла, в котором будет определено его новое значение и т.д.

В результате даже при наличии пульсирующего тока неплавящегося электрода механизм переноса присадочного металла из проволоки в сварочную ванну не изменяется, т.е. стабилизируется, что обеспечивает высокое качество сварного шва.

Указанный способ может быть осуществлен с помощью различных сочетаний совокупностей технических средств и реализуемых ими алгоритмов. Общий алгоритм управления сварочной установкой приведен, например, в патенте США N 4418266, он достаточно подробно отображает управление всеми функциональными механизмами и блоками сварочной установки. Ниже приведено описание блоков алгоритма, соответствующего блок-схемам на фиг. 9, реализуемого на предлагаемом устройстве и базирующегося на новых, отличительных признаках последнего.

Блок 201: "Начало".

Этому блоку соответствует запуск основной части управляющей программы, например, путем подачи команды "пуск" с клавиатуры дисплея.

Блок 202: "Инициализация".

Микропроцессорный вычислительный блок 2 выполняет первоначальные сброс, установку в исходное состояние всех внешних устройств и блоков и подготовку рабочих ячеек памяти, включает систему прерываний микропроцессора 3 и включает в нее блоки 7, 12 и 16, способные вызвать прерывания, и затем запрещает прерывания микропроцессора.

Блок 203: "Установка признака начального режима".

В соответствующий бит R ячейки памяти "слово состояния программы" заносится 1, что указывает на то, что идет начальный режим программы. Кроме того, устанавливается в нуль счетчик интервалов синхронизации, т.е. К 0.

Блок 204: "Прием системной информации".

Заданные начальные значения кода режима работы установки, величины дугового промежутка, величины дежурного тока, амплитуды импульса, длительностей цикла Тц, фронта нарастания тока Тф, мощности подогрева присадочной проволоки Qп зад, скорости ее подачи Vп зад и др. считываются микропроцессором через параллельный интерфейс 6 и блок 14 ввода дискретных сигналов по каналам 49-77, 50-78 и др. из блока 8 формирования заданий и коэффициентов или из ОЗУ.

Блок 205: "Анализ кода режима".

При побитовом анализе двоичного кода режима работы установки и устройства управления могут быть реализованы различные разветвления алгоритма в зависимости от значений битов заданного кода режима. Для упрощения и определенности ниже рассматривается режим автоматической работы, при котором кроме других функций осуществляется стабилизация среднего значения мощности пульсирующего постоянного тока подогрева присадочной проволоки за время цикла Тц.

Блок 206: "Установка механизмов и сварочной горелки в начальное положение"

Микропроцессор 3 управляющей микроЭВМ 2 выдает последовательность команд в блок 9 сопряжения на коммутацию соответствующих цепей управления сварочной установки, установление нулевых значений величины сварочных напряжений и тока, скорости сварки, скоростей подачи присадочной проволоки и перемещений сварочной горелки по осям ее движения (на чертежах не показаны). Затем микропроцессор выдает команду на перемещение сварочной горелки 100 в ее начальное положение, величина которого lднэо может либо выбираться из блока 4 памяти, либо задаваться переключателями блока 8 формирования заданий и коэффициентов.

Далее с выхода 121 блока 15 цифроаналогового преобразования выдается на вход блока 116 усиления мощности электропривода 117 сигнал задания, соответствующий заданному начальному значению скорости Vпо подачи присадочной проволоки.

С выхода 122 блока 15 цифроаналогового преобразования на вход источника 118 подогрева присадочной проволоки подается сигнал начального напряжения Uпхх холостого хода, необходимый для возбуждения дуги при касании проволокой 102 поверхности свариваемого изделия 21.

Блок 207: "Определение начального значения угла отпирания"

По заданному значению дежурного тока Iнэ1 выполняется расчет начального значения угла отпирания 1 для следующего (К 1) интервала синхронизации



Полученное значение угла умножается на масштабный коэффициент K пересчета угла в код временного интервала, и результат записывается в ячейку ОЗУ текущего значения угла отпирания с именем CALP. Этот код далее в соответствии с алгоритмом будет выдан на информационный вход одного из программно-управляемых счетчиков (таймеров) блока 12.

Блок 208: "Разрешить прерывания".

Так как все расчетные и подготовительные операции выполнены, то дается команда разрешить прерывания микропроцессора 3.

Блок 209: "Сброс признака начального режима".

Этот блок и все последующие принадлежат циклически повторяющемуся участку программы в отличие от блоков 201.207, характеризующих начальный ее участок. Чтобы отличить циклически повторяющийся участок программы, признак R начального режима в слове состояния программы сбрасывается (R: 0).

Блок 210: "Прием системной информации".

Этот блок идентичен блоку 204, отличие заключается только в том, что микропроцессором считываются текущие заданные значения системных параметров выбранного режима работы сварочной установки и устройства управления ею, которые могут быть изменены оператором в любой момент времени с помощью цифровых задатчиков блока 8 формирования заданий и коэффициентов.

Блок 211: "Анализ кода режима".

Этот блок идентичен блоку 205, отличие заключается в том, что он имеет разветвление и выход на останов работы микропроцессора 3. При установке переключателя кода режима работы в соответствующее "командному останову" положение бит "работа" (его обозначение "W") кода режима на выходе 49 блока 8 формирования заданий и коэффициентов принимает нулевое значение, которое воспринимается микропроцессором 3 через блок 9 сопряжения как команда на останов и прекращение работы устройства управления.

Блок 212: "Требуется ли останов?".

Анализируется содержимое бита W "работа" в считанном с программных переключателей кода режима работы. Если W 0, то программа переходит к блоку 213, если W 1, то к блоку 214.

Блок 213: "Останов".

Так как бит W принял нулевое значение, то программа перешла к этому блоку. Здесь происходит останов управляющей программы и всего устройства управления сварочной установкой и выход микропроцессора в программу "Диспетчер" для установления связи с оператором.

Блок 214: "Определение количества тактов в цикле".

По заданным значениям длительностей цикла Tц, фронта Тф, вершины Тв, спада Тc, паузы Tп программа рассчитывает количество тактов управления в каждом из этих интервалов путем деления любой из этих величин на длительность такта управления, которая составляет



Число тактов в цикле равно



Число тактов на интервале фронта Тф импульса тока равно



Блок 215: "Расчет следующего значения угла отпирания".

По заданным и текущим значениям Iнэ1, Iнэ2, IнэК микропроцессором рассчитывается в соответствии с принятым законом регулирования угол K+1 отпирания для следующего вентиля трехфазного силового моста в источнике питания дуги. Затем полученное значение угла K+1 умножается на коэффициент K/ пересчета угла в код временного интервала, и результат помещается в ячейку ОЗУ CALP, этот код в дальнейшем выдается в последующих блоках программы на информационные входы программируемых таймеров.

Блок 216: "Есть признаки требования расчета отклонений dнэj, пj?".

Анализируется последовательно наличие единичных значений признаков DNJ и DPI требований расчета отклонений соответственно нэj и пj. Если DNJ 0 и DPJ 0, то расчет отклонений не требуется, и программа переходит вновь к блоку 208. Если DNJ 1 или DPJ 1, то программа переходит к блоку 217.

Блоки 217, 218: "Расчет отклонения реальной в.а.х. от эталонной. Расчет управляющих воздействий".

Так как массивы вольт-амперных характеристик набраны, то в соответствии с формулами (2) и (1) выполняются расчеты отклонения нэj реальной в.а.х. от эталонной и управляющего воздействия Хнэj для позиционного электропривода перемещения горелки.

Далее по формуле (5) выполняется расчет среднего отклонения пj мощности подогрева присадочной проволоки и по формуле (8) управляющего воздействия Хпj для источника подогрева проволоки.

Процесс вычислений может не уложиться в оставшийся интервал (фиг. 6) времени текущего К-го такта управления, поэтому расчеты выполняются по этапам с установкой специальных признаков, указывающих на завершение выполненных этапов расчета.

Блок 219: "Расчет управляющих воздействий закончен?".

По состоянию последнего из этапных признаков определяется, завершен ли расчет управляющего воздействия Хнэj или Хпj. Если этот признак равен нулю, то программа возвращается к анализу предыдущих этапных признаков. Если он равен единице, то программа переходит к блоку 220.

Блок 220: "Установить признаки смены значений управляющих воздействий".

В этом блоке заменяется значение ячейки ОЗУ XNJ, в нее записывается новое значение, вычисленное в предыдущем блоке 219. Затем сбрасывается признак DNJ (DNJ: 0). Устанавливается признак GN требования выдачи управляющего воздействия на электропривод 26 (GN: 1).

При условии окончания расчета управляющего воздействия Хпj заменяется содержимое ячейки ОЗУ XPJ, в нее записывается новое значение, вычисленное в предыдущем блоке 219. Затем сбрасывается признак DPJ (DPJ: 0). Устанавливается признак GP требования выдачи управляющего воздействия на вход источника подогрева присадочной проволоки (GP: 1).

Блок 221: "Прерывание от импульса синхронизации с сетью".

При достижении каким-либо из линейных напряжений питающей сети нулевого уровня (фиг. 6), блок 7 синхронизации с сетью вырабатывает на своем импульсном выходе 48 узкий импульс, который поступает на вход блока 11 контроллера и через блок 100 гальванического разделения поступает на выход 41 блока 9 сопряжения и далее на вход 34 параллельного интерфейса 16. Этот импульс своим передним фронтом воздействует на систему прерываний микропроцессора 3, который входит в режим прерывания. При этом он переходит к подпрограмме обслуживания прерываний от импульсов синхронизации и в качестве первой из операций осуществляет перезапись содержимого регистров микропроцессора в стековую область ОЗУ блока 4 памяти.

Блок 222: "Прием байта информации от блока синхронизации. Сброс ТРАВ".

Микропроцессор 3, получив сигнал прерывания, выставляет в соответствии с программой в ПЗУ на выходе 31 параллельного интерфейса 6 адрес блока 7 синхронизации с сетью и вырабатывает последовательно сначала цикл "вывод", а затем цикл "ввод". Выданный адрес поступает на вход 38 блока 9 сопряжения и далее через блок 100 гальванического разделения, блок 11 контроллера на вход 75 блока 14 ввода пассивных дискретных сигналов, в котором он дешифруется по сигналу "вывод", в результате чего на импульсном выходе 79 блока 14 появляется строб, поступающий на вход 46 блока 7 синхронизации с сетью. По сигналу "ввод" байт входной информации поступает с информационного выхода 47 блока 7 синхронизации с сетью на вход 76 блока 14 ввода дискретных пассивных сигналов, а затем через блок 11 контроллера, блок 10 гальванического разделения на информационный вход 29 параллельного интерфейса 6. Одновременно импульсом "ввод" по входу 46 сбрасывается триггер требования прерывания в блоке 7 синхронизации с сетью и на выходе 48 блока 7 появляется низкий уровень напряжения, который поступает на вход 63, далее через блок 11 контроллера и блок 10 гальванического разделения на выход 41 блока 9 сопряжения. В результате восстановление низкого уровня на входе 34 "Требование А" параллельного интерфейса 6 приводит к прекращению аппаратного режима прерывания и позволяет микропроцессору 3 перейти к выполнению следующего блока подпрограммы обслуживания прерываний от нуль-органов.

Блок 223: "Анализ байта входной информации. Выбор очередного вентиля. Запуск таймера".

Микропроцессор анализирует побитно код состояния полярностей фаз линейных напряжений сети и по нему определяет, зона какого вентиля имеет место в данный момент времени. Далее осуществляется выбор номеров пары очередных "включаемого" и "подтверждаемого" вентилей силового тиристорного моста источника 22 питания дуги, т.е. определяется, какой код нужно вывести из блока 6 в блок 13 после отработки соответствующим счетчиком угла к. Затем в соответствии с номером включаемого вентиля выбирается номер таймера (программно-управляемого счетчика), подлежащего загрузке и запуску. Номер таймера, занимающий два бита 07 и 06 в 16-битном управляющем слове вывода, приформировывается к шестибитному коду включаемой пары вентилей (биты 00. 05). Сформированное таким образом управляющее слово заносится в ячейку динамического массива (ДМ) управляющих слов вывода, а содержимое указателя текущего адреса динамического массива наращивается, т.е. слово помещается в следующую свободную ячейку ОЗУ блока 4 памяти.

Далее формируется и по информационному каналу 60.67 выдается код управления блоком 12 таймеров, содержащий адрес выбранного таймера в старших битах 13 и 12 и двоичный код временного интервала к из ячейки ОЗУ CALP в младших битах. Одновременно по каналу 62-69 управления блоком 12 таймеров выдается сигнал "вывод", после получения которого выбранный таймер запускается.

Блок 224: "Прием информации о величине тока сварочной дуги".

Микропроцессор 3 через параллельный интерфейс 6 выдает в блок 9 сопряжения адрес канала 91, по которому вводится информация от преобразователя 24 сигнала о мгновенном значении тока сварочной дуги неплавящегося электрода, и команду на преобразование этого аналогового сигнала. После окончания преобразования блок 17 выдает сигнал требования обслуживания ТРБВ, в ответ микропроцессор вырабатывает сигнал ВВВ, по которому сбрасывается сигнал ТРВВ и считывается код значения тока сварочной дуги.

Блок 225: "Дуга зажглась?"

В этом блоке по величине тока iнэ производится анализ, зажглась ли сварочная дуга неплавящегося электрода. Если дуга зажглась iнэ>0, то программа переходит к блоку 228. Если iнэ 0, то дуга не зажглась, программа переходит к блоку 226.

Блок 226: "Сброс счетчика тактов".

Так как дуга не зажглась, то сварка на дежурном токе не началась и требуется повтор процедуры включения вентилей источника питания. Поэтому счетчик тактов управления обнуляется К: 0. Сбрасываются также признак требования вычисления средних отклонений DNJ: 0 и DPJ: 0. Устанавливается признак начала формирования фронта импульса тока FI: 1.

Блок 227: "Выход из прерывания на блок 209".

В этом блоке осуществляется выход микропроцессора из режима прерывания от нуль-органов блока 7 синхронизации с сетью, и программа переходит к блоку 209.

Блок 228: "Прием технологической информации".

На этот блок программа переходит после блока 225 в случае наличия тока дуги неплавящегося электрода Iнэ>0. Аналогично процедура считывания величины тока, которая описана выше в блоке 224, микропроцессор считывает величину напряжения дуги неплавящегося электрода (НЭ) UнэК, тока iпК и напряжения UпК присадочной проволоки и полученные значения тока и напряжения заносит в соответствующие массивы ОЗУ блока 4 памяти.

Блок 229: "Нарастить счетчик тактов".

Счетчик тактов управления К наращивается на единицу. (К: К + 1).

Блок 230: "Цикл j закончен?"

Производится анализ значения кода в счетчике тактов управления, достиг ли он заранее определенного в блоке 207 значения N, характеризующего окончание j-го цикла и импульса тока сварки. Если K<N, то программа переходит к блоку 232. Если KN, то к блоку 231.

Блок 231: "Сброс счетчика тактов. Переход к следующему циклу".

Так как очередной j-й цикл закончен, то счетчик тактов управления обнуляется К: 0. Программа должна перейти к формированию фронта импульса тока очередного (j+1)-го цикла. Поэтому признак начала формирования фронта импульса тока устанавливается FI: 1.

Блок 232: "Массив из m значений набран?"

Производится анализ значения кода в счетчике тактов управления, достиг ли он заранее определенного в блоке 214 значения m, характеризующего окончание интервала фронта импульса тока. Если К<m, то программа переходит к блоку 234. Если Кm, то формирование фронта импульса тока закончено, программа переходит к блоку 233.

Блок 233: "Установка признака требования вычисления среднего отклонения в.а.х."

Выполняется сброс признака формирования фронта импульса тока FI: 0. Устанавливается признак требования вычисления среднего значения отклонения нэj; динамической реальной в.а.х. от эталонной в.а.х. т.е. DNJ принимает значение, равное единице (DNJ: 1).

Блок 234: "Расчет текущего отклонения"

Выполняется расчет текущего отклонения нэк динамической реальной в.а.х. от эталонной в.а.х. по формуле

нэк= Uнэк-Uэт.к.

Полученный результат прибавляется к содержимому ячейки ОЗУ с именем SUM, в которой накапливается в каждом такте управления сумма отклонений нэк.

Блок 235: "Есть требования выдачи управляющих воздействий на электропривод горелки или источник подогрева?"

Программа анализирует наличие единичных значений признаков GN и GP требований выдачи управляющих воздействий на соответственно электропривод перемещения горелки или источник подогрева. Если GN 0 и GP 0, то программа переходит к блоку 238, если GN 1 или GP 1, то к блоку 236.

Блок 236: "Формирование управляющего слов электропривода горелки или источника подогрева".

Выполняется формирование управляющих слов вывода для блока 15 цифроаналогового преобразования, в старших битах которого помещается адрес соответствующего канала вывода, а в младших код управляющих воздействий Xнэj или Хпj, рассчитанный в блоке 218 (см. таблицу).

Блок 237: "Выдача управляющих воздействий на электропривод горелки и источник подогрева".

Микропроцессор 3 выдает коды управляющих слов, сформированных в предыдущем блоке 236, через параллельный интерфейс 6 в блок 9 сопряжения совместно с сигналом ВДВ. Код управляющего воздействия Xнэj попадает в блок 15 цифроаналогового преобразования, преобразуется в нем в аналоговый сигнал напряжения и с выхода 84 блока 15 поступает на вход электропривода 26 перемещения горелки. Механизм 18 перемещения устанавливает горелку в новое положение, зависящее от расчетного значения отклонения нэj..

Затем признак GN требования выдачи управляющего воздействия сбрасывается, т.е. GN принимает нулевое значение (GN: 0).

Аналогично код управляющего воздействия Xпj, попадает в блок 15 цифроаналогового преобразования, преобразуется в нем в аналоговый сигнал напряжения Uп зад и с выхода 122 блока 15 поступает на вход источника 118 подогрева присадочной проволоки, в результате чего устанавливаются новые заданные значения тока Iп и мощности Qп подогрева присадочной проволоки. Затем признак GP требования выдачи управляющего воздействия Хпj сбрасывается (GP: 0).

Блок 238: "Выдача значений параметров на индикацию".

Для удобства работы оператора-сварщика основные значения параметров выдаются на устройства индикации, если они имеются. К таким параметрам относятся Тц, Тф, нэj,, Xнэj, пj, Xпj и др. В этом блоке микропроцессор вырабатывает команды на их вывод.

Блок 239: "Выход из прерывания на блок 209".

В этом блоке осуществляется восстановление содержимого рабочих регистров из стека, выход микропроцессора из режима прерывания от нуль-органов блока 7 синхронизации с сетью, и программа переходит к блоку 209.

Блок 240: "Прерывание от таймера".

После запуска выбранный таймер начинает вычитать из записанного в него в блоках 207, 215 алгоритма начального кода по единице с приходом каждого тактового импульса от задающего генератора высокой частоты. После отсчета соответствующего начальному коду интервала времени в момент обнуления он воздействует через блок приоритета с выхода 66 блока 12 таймеров на вход 27 системы прерываний микропроцессора 3. Последний прерывает свою работу, анализирует вид прерывания, определяет, что прерывание произошло от блока 12 таймеров и переходит на подпрограмму обслуживания прерываний от таймеров, т.е. на данный блок 240.

Блок 241: "Считывание управляющего слова из динамического массива".

Микропроцессор 3 считывает очередное управляющее слова из ячейки ОЗУ блока памяти 4 с адресом СО М динамического массива.

Блок 242: "Включение выбранной пары вентилей".

В соответствии с кодом в битах 00.05 и считанного из динамического массива управляющего слова микропроцессор выдает через блоки 6, 10, 11 импульсы на отпирание выбранной пары вентилей. Блок 13 распределения отпирающих импульсов усиливает их и выдает соответствующие сигналы напряжения на управляющие электроды включаемого вентиля и предыдущего включенного вентиля для подтверждения проводящего состояния последнего.

Блок 243: "Подготовка ДМ и сброс таймера".

В этом блоке выполняются подготовительные операции, так как информация из первой ячейки ДМ с именем СО М использована, то содержимое всех последующих его ячеек, начиная со второй, переписывается без изменения в соседние ячейки с меньшими номерами, т.е. осуществляется сдвиг массива "вперед" на одну ячейку. После сдвига содержимое указателя текущего адреса уменьшается на 1 шаг.

По информации в битах 07 и 06 выведенного управляющего слова программа определяет, какой из трех таймеров закончил отсчет угла и вызвал текущее прерывание, после чего выполняет сброс триггера прерывания этого таймера импульсным сигналом "ввод", выдаваемым микропроцессором блоком по каналу 32-68.

Блок 244: "Снятие импульсов отпирания".

Так как очередная пара вентилей включена отпирающими импульсами, выданными в блоке 242, то микропроцессор выдает через параллельный интерфейс 6, блоки 10 и 11 нулевой код в битах 00.05, в соответствии с которым блок 13 снимает импульсы напряжения с управляющих электродов включенной пары вентилей.

Блок 245: "Выход из прерывания".

Происходит выход микропроцессора из режима прерывания от блока 12 программно-управляемых счетчиков, и программа возвращается к той команде, перед которой произошло прерывание.

С приходом импульса синхронизации от следующего, очередного, нуль-органа блока 7 весь цикл работы микропроцессорного устройства для управления процессом дуговой сварки повторяется согласно блок-схеме алгоритма от блока 221 через подпрограмму прерывания от нуль-органов (блоки 222.239), далее через блоки 209.220 основной программы и затем подпрограмму прерывания (блоки 240, 245) от блока таймеров для зоны следующего включаемого вентиля.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяет повысить качество сварного шва и расширить технологические возможности автоматической сварки путем обеспечения поддержания длины дугового промежутка при сварке в режимах пульсирующего постоянного тока с подачей присадочной проволоки за счет периодического снятия вольт-амперной характеристики дуги в интервале нарастания сварочного тока в каждом импульсе, определения среднего значения отклонения ее от эталонной вольт-амперной характеристики в темпе с процессом, формирования в темпе с процессом соответствующего управляющего сигнала и воздействия им на электропривод перемещения горелки с электродом для автоматического достижения минимума рассогласования. Указанная последовательность операций производится автоматически и синхронно с переменным напряжением промышленной питающей сети без участия человека-оператора. Высокая стабильность синхронизации процесса управления обеспечивает повышение точности и стабильности технологического процесса сварки, что повышает качество сварного соединения. Введенная операция автоматических контроля и регулирования тока, напряжения и мощности в соответствии с предлагаемым способом и исключение ошибок оператора-сварщика приводит к снижению трудоемкости производства сварных соединений. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1 Устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащее сварочную установку, управляющую микроЭВМ, блок синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока цифроаналогового преобразования, блока коммутации аналоговых сигналов и блока аналого-цифрового преобразования, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "Ввод" и "Вывод", в котором блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги неплавящегося электрода, выход блока цифроаналогового преобразования связан с входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги неплавящегося электрода, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических и функциональных возможностей устройства путем регулирования скорости подачи и температуры нагрева присадочной проволоки и контроля вводимой электрической мощности, сварочная установка снабжена механизмом и электроприводом подачи присадочной проволоки с управляющим входом, источником подогрева присадочной проволоки с управляющим входом, силовыми входами и двумя выходными клеммами, шунтом и вторым согласующим преобразователем токового сигнала, вторым согласующим преобразователем сигнала напряжения, блок коммутации аналоговых сигналов снабжен дополнительно третьим и четвертым аналоговыми входами, а блок цифроаналогового преобразования вторым и третьим аналоговыми выходами, причем силовые входы источника подогрева подсоединены к питающей промышленной сети, первая силовая выходная клемма подсоединена к выходной клемме устройства, а вторая через шунт к токосъемнику сварочной установки, измерительный выход шунта подключен к входу второго согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу блока коммутации аналоговых сигналов, второй выход блока цифроаналогового преобразования подсоединен к входу задания частоты вращения электропривода подачи присадочной проволоки, третий выход блока цифроаналогового преобразования подключен к управляющему входу источника подогрева присадочной проволоки, входы второго согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к выходной клемме устройства и токосъемнику, а выход к четвертому входу блока коммутации аналоговых сигналов.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru