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    焊管机电弧长度自适应控制技术

    2019-03-27   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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     中国钢管信息港内部人士获悉:传统的管道建设在勘察、设计、施工过程中采用的技术手段、工作流程、成果资料无法满足未来管道运营管理的需要,管理水平难以提高。
     
     
    全位置TIG焊管机电弧长度自适应控制技术硬件控制系统的硬件包括TIG弧焊电源、焊接小车伺服系统、微机系统以及各种辅助设备的控制接口电路。T IG弧焊电源配用晶闸管式直流电弧焊机确检测焊接空间位置,在焊接小车旋转伺服驱动电机轴上安装了1个光电脉冲发生器,通过检测脉冲数来获取焊枪所在圆周的空间位置信息。焊枪上下调整机构装在焊接小车机头上,配用了小型快速响应的直流伺服电机,以实现快速动作和高精度随动。微机控制系统采用STD总线标准和模块化结构,实现开放式设计制器,并配有30个编程按键、6个控制按键和16位数码显示器。操作人员通过键盘可进行系统的初始化状态调整、焊接过程中的控制和标准参数的设置。
     
      由于焊接操作环境往往十分恶劣,特别是T IG焊接技术采用高频引弧将产生强烈的高频干扰信号,故对控制系统威胁极大。为了提高整体控制系统的可靠性,必须采取一定的抗干扰措施,防止各种强烈的干扰源从不同渠道影响微机控制系统从抗干扰原理来看,要使干扰信号完全不出现是很难做到的,关键是不让干扰信号进入微机系统,同时要考虑解决抗干扰问题的经济性。为此,在本控制系统中采用抗干扰能力强的ST D优质稳压电源供电,电源输入端接有EM I滤波器。为了改善滤波效果,在各控制模板上适当配置去耦电容,对一些重要的半导体芯片电源采用单独的电容滤波。对各执行机构采用CR方法抑制动作回馈干扰。在STD总线中配有干扰抑制板。
     
      中国钢管信息港内部人士获悉:为了避免外部的静电感应和电磁感应干扰,将微机应用系统和所有STD电路控制模板装在1个屏蔽控制箱内,对各控制连线均采用带屏蔽层的电缆,并且将信号地和功率地分开。为了提高微机控制系统过程通道的抗干扰能力,采用光电隔离技术实现信号的传递和电气隔离,通过隔离级的作用切断微机系统与输入、输出通道电气的直接联系,将微机系统与外设电路在电气上隔离开。采用固态继电器驱动辅助设备控制,从而避免强电和弱电信号的直接联系,实现了抗干扰隔离。
     
      软件控制系统软件采用模块化程序设计技术,根据系统的功能要求,将软件划分为相对独立的功能模块。软件功能主要包括两大类:一类是完成各种实质性工作的应用软件,包括参数预置、焊接操作、参数插值拟合处理以及显示等。另一类是监控程序,专门用于协调各执行模块,完成系统自检、初始化、处理命令和实时规范控制等。为了实现全位置弧长的自适应控制,采用逐次线性拟合算法形成管管环缝全位置连续的电弧电压规范参数控制曲线个圆周总共设计有13个曲线拟合节点( 12区段) ,为便于在微机上操作,每3个节点进行1组逐次线性插值运算,整个圆周总共分为6组进行逐次线性插值。
     
      假设已知3个节点A ( x)以及) ,新插入点为x (i),则u(i)为插入点函数计算值。电弧电压逐次线性插值程序框图见图2.
     
      分别求出m和n,并将其送至相应内存单元。
     
      其中x(i)表示圆周上各空间点的位置, u( i)为电弧电压的控制基准参数。为了提高插值精度,采用三字节浮点数运算,参与插值运算的数据首先转换成规格化浮点数。
     
      在焊接过程中,通过实时采样圆周上脉冲电流期间的电弧电压,依据相应位置的插值拟合曲线规范控制参数,精确调整机头的电弧长度伺服机构,以实现整个圆周上弧长的自适应控制。弧长自动控制程序见图3.
     
      石油化工设备为了进一步提高系统的可靠性,在微机控制系统中应用了WDT技术。软件设计上采用了指令冗长、软件陷阱、抖动干扰抑制和指令复执等设计技术,对重要的RAM区采用数据冗余保护,使系统控制软件具有较好的容错性。
     
      3焊接试验选用Q235B钢管,其外径为⑸159 mm,经过车床加工以后壁厚最薄处约2 mm.通过控制系统操作键盘分别设置圆周上相应点的规范参数拟合点,由微机采用逐次线性拟合算法形成管管环缝全位置平滑的规范控制参数曲线。在焊接过程中根据焊接位置信息实时调整焊接规范参数,通过实时采样脉冲电流期间的电弧电压,实现全位置T IG焊管机弧长的自适应控制。大量的试验结果表明,只要合理选择相应位置的规范参数,并且保证高精度的弧长实时跟踪,就可以在整个圆周上获得光滑美观的鱼鳞纹状焊缝。
     
      ( 1)采用微机技术和逐次线性拟合算法确定了管管环缝全位置平滑的电弧长度控制参数,通过实时采样脉冲焊接电流期间的电弧电压,实现了全位置T IG焊管机弧长的自适应控制。
     
      ( 2)控制系统中采用STD总线标准和模块化结构,实现开放式设计。弧长控制系统采用弧压传感方式和小型快速响应的直流伺服机构,动态响应速度快,调节精度高。
     
      ( 3)控制系统的硬件和软件均采取了一系列抗干扰措施,系统工作稳定可靠。中国钢管信息港内部人士获悉
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