方钢管自动焊接机控制器的研制-论文.pdf

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1、WeldingTechnologyVo1．43No．6Jun．2014．焊接设备与材料．49文章编号：1002—025X(2014)06—0049—03方钢管自动焊接机控制器的研制顾菊芬f无锡商业职业技术学院物联网技术学院，江苏无锡214153)摘要：为了实现货架生产企业进行货架横粱的自动焊接，开发设计一款方钢管自动焊接机。方钢管自动焊接机控制器采用多MCU的二级管理模式．管理单片机主要完成人机交互、前后台控制单片机作为从机完成焊接过程的实时控制。控制器在硬件设计上考虑了焊接过程中焊枪和工件的保护及定位．并应用有限状态机编程模式完成控制器程序的设计。关键词：MCU；人机交互；焊

2、接保护；定位；有限状态机中图分类号：TG439．9文献标志码：B旦l兰0引言—丽—旦△方钢管自动焊接机是为货架生产企业开发的一元圈1．K款专用自动焊接设备．可以实现各种方形钢管的自一前后口台动焊接中小型货架生产企业焊接货架普遍采用人控制圜圈圃控制丽人_苴控制中心蓖工焊接，存在生产成本高、产品焊接质量不稳定、片(管理单片机)片升降控制机t机工人工作条件差等问题．而采用先进的焊接机器人垂RS485总线或数控设备价格又非常昂贵。采用方钢管自动焊接亘亟机可以解决中小型货架生产企业方管焊接自动化程甄度低的问题图1方钢管自动焊机控制系统体系结构及输入输出分配图方钢管自动焊接机本体由机械系统

3、、焊接电源系统、送丝系统、气压传动系统组成。机械系管理单片机负责整个系统管理、人机交互、数统主要由工件夹具、气压装置、旋转机构、焊枪据存储等．外围电路主要有实现人机交互的液晶驱等组成工件直接安装在专用夹具上．根据焊接动电路、键盘电路、EEPROM存储电路、RS485通要求可以通过工件旋转装置对工件进行旋转，旋信电路等前后台控制单片机分别控制焊管机前台转动作是由气动机驱动．并配以位置传感器来确和后台的焊接设备．主要是．Y轴2个伺服电机和保旋转位置的精确度焊枪的运动由伺服电机通1台焊机的启动和停止除分别控制两侧焊接设备过涡轮蜗杆实现外．还各控制了一些设备。前台控制单片机还控制1个电

4、磁阀实现工作台的翻转．并采集相应接近开关1方钢管自动焊接机控制器硬件配置信号，以判断翻转是否完成：后台控制单片机还控焊接机控制器采用管理单片机加前后台两个控制1个电磁阀实现工作台的升降．并采集相应接近制单片机的多MCU二级管理模式。控制器系统硬件开关信号．以判断工作台升降是否到位．以及控制1配置如图1所示。个电磁阀来实现工件的夹紧和松开．并采集相应接近开关信号．以判断工件松夹动作是否完成收稿日期：2013—04—05各级单片机分工明确。实时性较好．且结构相50．焊接设备与材料·焊接技术第43卷第6期2014年6月对开放，易于扩展。对实时性、可靠性要求较高的方钢管自动焊接机来说．

5、这样的配置可保证设备较3控制器系统程序设计高的工作速度和较好的控制性能．且成本较低。3．1控制器程序功能分解研制的方钢管自动焊接机控制器安装于焊接设根据方钢管自动焊接机的功能需求．设定的管备电器柜内．实物如图2所示．管理单片机完成人理单片机和前后台控制单片机分解功能如图3所示。机交互和对前后台控制单片机的通信管理．焊接设管理(1)提供友好的人机交互界面备操作人员可通过键盘和液晶显示器完成对焊接参单片(2)进行焊接零件参数的编辑、存储、查阅机软(3)小型焊接零件数据库管理功能件功(4)焊接命令的发送数的设定、控制焊枪姿态、焊枪引弧、熄弧、工件能f5)焊接零件状态的实时获取翻转等命

6、令的输入(1)前台焊枪．Y方向移动前后(2)工件的夹紧、松开吧控(3)工件的夹紧制单(4)lT作台的升降片机(5、焊枪位置回零功能f6)自动焊接(71实时监测焊接过程状态并反馈(8)接收焊接指令图3两皱单片机程厚功能分解管理单片机具有系统管理、人机界面、数据存图2方钢管自动焊接机控制器实物取等功能．保证系统有序运行：前后台控制单片机控制与其相连接的电磁阀、电机、传感器信号读取2控制器的焊接保护及定位电路等实时性较强的现场设备．控制设备的命令来自管自动焊接系统是实时性非常强的工业系统，对理单片机．同时焊接过程中焊枪姿态信息、工件翻可靠性和响应速度要求较高前后台控制单片机分转到位等

7、信息也需实时传给管理单片机．以便其进别控制焊管机前台和后台的焊接设备．包括控制焊行下一步决策运算因此．上下级单片机之间的耦枪方向和Y方向运动的伺服电机、焊接升降平台、合主要通过通信实现，程序间联系也通过通信实现焊枪的启停等在焊枪运动过程中保护及定位非常3．2基于有限状态机的控制器程序设计重要．如果不及时进行焊枪移动定位和工件翻转过根据焊管机操作流程或功能要求．可将软件分程中的保护和定位．一旦出现故障．必然会对控制为有限个状态．各状态间通过事件触发器进行转换器电路和执行机构造成严重的损坏。在硬