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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開發技術團隊,有十幾年的焊機研究開發經驗,並已經成功地設計開發過多款數字化焊機,具有豐富的研發經驗。爲客戶量身定製焊接工藝。今天我們就來解密一款全數字多功能管道焊接機 DPS-500P的設計理念。在新焊機的研究開發中,我們還引進了集成電路芯片設計的理念和流程,使設計的水準跟上國際國內的先進水平。是一款焊接性能優秀的管道焊接機,焊接工藝成熟完善,可與熊谷的管道自動焊機 配套使用。

管道焊接機

图:焊工正在使用管道焊接机进行管道焊接

我們在DPS-500P焊機研發中採用top-down的設計方法,由焊接工藝對焊接電源的要求提出焊機的系統指標,進而得出具體的電路指標。引入了計算機仿真技術,通過深入研究新型新工藝電力電子器件、電磁元件等器件,在做出正確的器件選擇後,建立器件模型。

DPS-500P焊機top-down設計流程

圖:DPS-500P焊機top-down設計流程

DPS-500P的主電路採用了成熟的軟開關電路拓撲結構,我們通過完整的理論分析和計算,在實驗測試數據的基礎上,建立了實際選用的功率二極管基於物理的解析模型(包括動態熱效應);建立了實際選用IGBT的行爲模型(包括動態熱效應);提取了主變壓器的線性模型;在器件模型基礎上建立了主迴路的電路模型,同時建立了控制電路的等效模型,實現了完整的閉環瞬態仿真。爲了實現最優的環路控制,建立了主電路及其控制電路的小信號模型,通過解析計算出最佳的斜率補償和頻率補償參數。電路仿真的結果和變化趨勢完全符合理論計算的結果,滿足了焊機的設計指標要求。

管道焊接機

圖:焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

控制方面,作爲全數字控制焊機,DPS-500P採用了新開發的基於高性能DSP的全數字控制平臺,相對於傳統的基於分立元件或ASIC的架構,高度緊湊的DSP控制系統具有更高的性能和靈活性,高性能DSP和爲焊機控制特別設計的多任務多優先級實時系統可以應付50KHz以上的逆變頻率,從焊接波形生成到PWM信號輸出均在一顆DSP內實現,通過精確的軟件控制實現了自適應偏磁抑制(不再需要原邊隔直電容)、靈活的死區控制和可變的補償網絡,緊湊的結構帶來低系統延時和高採樣精度,從而使純軟件的精確波控得以實現並達到高性能。全數字控制也使系統各部分可以嚴格地模塊化,提高可靠性和可移植性。

管道焊接機

圖:俄羅斯焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

在焊接控制算法的研究上,我們爲DPS-500P建立了焊接過程仿真模型作爲焊接算法研究的前期實驗平臺,首先建立了數學模型,主要包括電路模型(包含焊接電源、電纜、電極、電弧)、熔滴力學模型、電極的熔化率模型等,進而建立了焊接控制算法數學模型,包括內環電流電壓控制模型、弧長控制模型、金屬過渡控制模型、波形發生模型,通過仿真和實測相結合來驗證、修正和優化控制算法。計算機仿真和實驗相結合是進行焊接控制算法研究的快速經濟的方法,仿真的介入可以減少焊接試驗的次數,試驗也更有針對性。

管道焊接機DPS-500P

圖:焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

由於MIG/MAG焊系統中的複雜性、非線性等特點,對過程的定量控制比較困難,實際的焊接試驗也是不可缺少的,我們利用先進的高速攝像系統,結合自主研製的高速數據採集裝置建立了焊接試驗平臺,進行了大量試驗,對各種不同控制和過渡方式下的熔滴、熔池和電弧的特性進行了深入的研究,積累了大量數據,爲建立並不斷豐富焊接專家系統打下了基礎。

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圖:熔滴過渡高速攝像(PST短路過渡,80實心絲脈衝,Metalloy80N1金屬粉芯絲脈衝)

成都熊谷加世電器有限公司是從事智能化焊接系統(管道全自動焊機)、IGBT逆變式和引擎驅動式焊機的研發製造以及提供管道焊接整體解決方案的高新技術企業。公司擁有佈局合理、反應快速的服務網絡,始終堅持“快速反應,創造感動”的服務理念,爲用戶提供全方位的技術支持。尤其是對大型管道工程實行的貼身服務,深受用戶好評。諮詢熱線:400-8080-663

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