電子束焊機控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著工業(yè)技術的發(fā)展，電子束焊接技術在各個領域得到了廣泛的應用，尤其在高精度的焊接要求場合下。國內(nèi)電子束焊機的數(shù)控系統(tǒng)大多是專用型、封閉式的系統(tǒng)，難以擴展，價格昂貴。在高品質(zhì)要求的焊接過程中，需要解決運動軌跡與焊接能量變化實時同步的關鍵技術問題，以滿足特殊焊縫的焊接要求。本課題通過對電子束焊機控制系統(tǒng)的軟硬件進行詳細設計，開發(fā)了一種具有良好擴展性和較低成本的電子束焊機開放式數(shù)控系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)實現(xiàn)對運動軌跡與電子束流的控制進行統(tǒng)一編程、同

2、步控制，提高了焊接效率和焊接精度。
　　本課題首先介紹了電子束焊機的發(fā)展現(xiàn)狀以及國內(nèi)外對開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究動態(tài)和應用現(xiàn)狀，通過對目前流行的開放式數(shù)控系統(tǒng)方案分析和比較，并根據(jù)本課題的要求和實際情況，建立了電子束焊機控制系統(tǒng)的設計方案。
　　在硬件設計中，本課題通過該設計方案將電子束焊機控制系統(tǒng)硬件結構分為了三大控制系統(tǒng)：電源控制系統(tǒng)、真空控制系統(tǒng)以及運動控制系統(tǒng)，并對各系統(tǒng)硬件的功能及選型進行了詳細的介紹。整個控制系統(tǒng)的硬

3、件部分以工控機為核心，使 PLC以及運動控制板卡通過串口以及PCI總線完成任務分配、數(shù)據(jù)計算等任務。
　　在軟件設計中，本課題敘述了基于該方案的軟件結構設計，并將軟件系統(tǒng)分為上位機軟件和下位機軟件，上位機軟件主要分為人機交互界面模塊、NC指令代碼編譯模塊、軌跡插補模塊、過程控制模塊、故障診斷模塊以及狀態(tài)顯示模塊，下位機軟件分為真空系統(tǒng)控制模塊、電源系統(tǒng)控制模塊、伺服控制模塊以及運動板卡驅(qū)動模塊。另外，上位機通過加入捕捉語句，在G代

4、碼讀取過程中找出錯誤原因并提示修改，在軟件崩潰或運行出錯時也能夠提示錯誤原因；下位機軟件中啟用看門狗，可以監(jiān)控軟件運行狀態(tài)，程序跑飛或陷入死循環(huán)時，軟件系統(tǒng)復位。
　　最后，通過對電磁干擾產(chǎn)生的三要素干擾源、耦合途徑和敏感設備進行了介紹，分析了電子束焊機對系統(tǒng)的干擾來源。因此，在伺服控制器以及分子泵等精密設備的電源中增加了隔離變壓器以及噪聲濾波器，并對它們的連接電纜進行了屏蔽處理，使系統(tǒng)能夠在焊接設備在啟動、停止對系統(tǒng)電源產(chǎn)生浪涌