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    焊管機電弧長度自適應控制技術

    2019-03-27   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港內部人士獲悉:傳統的管道建設在勘察、設計、施工過程中采用的技術手段、工作流程、成果資料無法滿足未來管道運營管理的需要,管理水平難以提高。
     
     
    全位置TIG焊管機電弧長度自適應控制技術硬件控制系統的硬件包括TIG弧焊電源、焊接小車伺服系統、微機系統以及各種輔助設備的控制接口電路。T IG弧焊電源配用晶閘管式直流電弧焊機確檢測焊接空間位置,在焊接小車旋轉伺服驅動電機軸上安裝了1個光電脈沖發生器,通過檢測脈沖數來獲取焊槍所在圓周的空間位置信息。焊槍上下調整機構裝在焊接小車機頭上,配用了小型快速響應的直流伺服電機,以實現快速動作和高精度隨動。微機控制系統采用STD總線標準和模塊化結構,實現開放式設計制器,并配有30個編程按鍵、6個控制按鍵和16位數碼顯示器。操作人員通過鍵盤可進行系統的初始化狀態調整、焊接過程中的控制和標準參數的設置。
     
      由于焊接操作環境往往十分惡劣,特別是T IG焊接技術采用高頻引弧將產生強烈的高頻干擾信號,故對控制系統威脅極大。為了提高整體控制系統的可靠性,必須采取一定的抗干擾措施,防止各種強烈的干擾源從不同渠道影響微機控制系統從抗干擾原理來看,要使干擾信號完全不出現是很難做到的,關鍵是不讓干擾信號進入微機系統,同時要考慮解決抗干擾問題的經濟性。為此,在本控制系統中采用抗干擾能力強的ST D優質穩壓電源供電,電源輸入端接有EM I濾波器。為了改善濾波效果,在各控制模板上適當配置去耦電容,對一些重要的半導體芯片電源采用單獨的電容濾波。對各執行機構采用CR方法抑制動作回饋干擾。在STD總線中配有干擾抑制板。
     
      中國鋼管信息港內部人士獲悉:為了避免外部的靜電感應和電磁感應干擾,將微機應用系統和所有STD電路控制模板裝在1個屏蔽控制箱內,對各控制連線均采用帶屏蔽層的電纜,并且將信號地和功率地分開。為了提高微機控制系統過程通道的抗干擾能力,采用光電隔離技術實現信號的傳遞和電氣隔離,通過隔離級的作用切斷微機系統與輸入、輸出通道電氣的直接聯系,將微機系統與外設電路在電氣上隔離開。采用固態繼電器驅動輔助設備控制,從而避免強電和弱電信號的直接聯系,實現了抗干擾隔離。
     
      軟件控制系統軟件采用模塊化程序設計技術,根據系統的功能要求,將軟件劃分為相對獨立的功能模塊。軟件功能主要包括兩大類:一類是完成各種實質性工作的應用軟件,包括參數預置、焊接操作、參數插值擬合處理以及顯示等。另一類是監控程序,專門用于協調各執行模塊,完成系統自檢、初始化、處理命令和實時規范控制等。為了實現全位置弧長的自適應控制,采用逐次線性擬合算法形成管管環縫全位置連續的電弧電壓規范參數控制曲線個圓周總共設計有13個曲線擬合節點( 12區段) ,為便于在微機上操作,每3個節點進行1組逐次線性插值運算,整個圓周總共分為6組進行逐次線性插值。
     
      假設已知3個節點A ( x)以及) ,新插入點為x (i),則u(i)為插入點函數計算值。電弧電壓逐次線性插值程序框圖見圖2.
     
      分別求出m和n,并將其送至相應內存單元。
     
      其中x(i)表示圓周上各空間點的位置, u( i)為電弧電壓的控制基準參數。為了提高插值精度,采用三字節浮點數運算,參與插值運算的數據首先轉換成規格化浮點數。
     
      在焊接過程中,通過實時采樣圓周上脈沖電流期間的電弧電壓,依據相應位置的插值擬合曲線規范控制參數,精確調整機頭的電弧長度伺服機構,以實現整個圓周上弧長的自適應控制。弧長自動控制程序見圖3.
     
      石油化工設備為了進一步提高系統的可靠性,在微機控制系統中應用了WDT技術。軟件設計上采用了指令冗長、軟件陷阱、抖動干擾抑制和指令復執等設計技術,對重要的RAM區采用數據冗余保護,使系統控制軟件具有較好的容錯性。
     
      3焊接試驗選用Q235B鋼管,其外徑為⑸159 mm,經過車床加工以后壁厚最薄處約2 mm.通過控制系統操作鍵盤分別設置圓周上相應點的規范參數擬合點,由微機采用逐次線性擬合算法形成管管環縫全位置平滑的規范控制參數曲線。在焊接過程中根據焊接位置信息實時調整焊接規范參數,通過實時采樣脈沖電流期間的電弧電壓,實現全位置T IG焊管機弧長的自適應控制。大量的試驗結果表明,只要合理選擇相應位置的規范參數,并且保證高精度的弧長實時跟蹤,就可以在整個圓周上獲得光滑美觀的魚鱗紋狀焊縫。
     
      ( 1)采用微機技術和逐次線性擬合算法確定了管管環縫全位置平滑的電弧長度控制參數,通過實時采樣脈沖焊接電流期間的電弧電壓,實現了全位置T IG焊管機弧長的自適應控制。
     
      ( 2)控制系統中采用STD總線標準和模塊化結構,實現開放式設計。弧長控制系統采用弧壓傳感方式和小型快速響應的直流伺服機構,動態響應速度快,調節精度高。
     
      ( 3)控制系統的硬件和軟件均采取了一系列抗干擾措施,系統工作穩定可靠。中國鋼管信息港內部人士獲悉
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