基于DSP与MCU数字控制埋弧自动焊系统研究

作     者：刘伟 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴毅雄;华学明

授予年度：2006年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：埋弧自动焊系统 数字信号处理器 多机串行通信 参数实时显示 

摘      要：本文提出一种基于双DSP(TMS320F240)与MCU(AT89C52)数字控制埋弧自动焊系统的设计方案。采用模块化设计思想，该系统分三大模块：电源控制模块，完成对焊接电源外特性的闭环控制；电动机调速模块，完成对行走电动机及送丝电动机的闭环控制；系统监控和管理模块，主要负责人机交互系统、专家系统、通信、打印，焊接过程参数实时显示等。模块间通过串行通信进行数据交互。\n 埋弧焊电源控制系统以DSP数字信号处理器为控制核心，电源主电路为三相全桥可控硅整流电路，采用数字触发技术。通过基于规则的数字PI控制算法获得恒流、恒压、陡降和缓降四种输出静特性。并且设计出一套相序识别与自适应算法，解决了整流电路中可控硅触发的相序问题。\n 针对埋弧焊焊接过程中的两种电弧控制方法，进行了送丝与行走机构数字控制器的设计。送丝与行走机构采用直流电动机驱动，仍以DSP为控制核心。送丝电动机控制系统通过数字PI控制器，分别进行电枢电压反馈与电弧电压反馈的闭环控制，实现匀速与变速送丝。行走电动机控制系统进行电枢电压反馈闭环控制，实现匀速行进。\n 人机交互系统的控制核心为MCU。设计了一套多机串行通信系统，用于电源模块、电动机调速模块与系统监控和管理模块的数据交换。通过该通信系统可以实现焊接参数的预置、保存，焊接过程参数的实时显示，故障信息的显示等等。系统软件设计也采用模块化设计思想，根据各个模块功能划分，包括采样、触发、通信、起弧、收弧、故障保护等等。\n 焊接试验证明，所设计的基于DSP与MCU数字控制埋弧自动焊系统工作稳定可靠，操作简单，能够很好的满足各种焊接工艺性能。