多点同步自动焊接装备控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及管道焊接设备技术领域，特别涉及一种多点同步自动焊接装备控制系统。
【背景技术】
[0002]随着新型焊接技术、焊接装备、焊接材料的快速发展以及大口径长输油气管道建设的飞速发展，管道全位置自动焊技术及装备也朝着智能化、高效化、快速化方向发展。用于焊接管道外环缝的多点同步自动焊接装备是一种新型的管道全位置自动焊接装备，具有高智能化和高自动化的特点。多点同步自动焊接装备的具体形式有多种，图1示出了其中一种。如图1所示，该多点同步自动焊接装备包括8个焊接单元，这8个焊接单元沿管道圆周方向均匀分布，每个焊炬完成45°焊接任务。每个焊接单元均包括上下运动机构、左右运动机构、送丝机构以及角摆机构等执行机构，通过这些执行机构来执行焊接过程中焊炬的上下运动、左右运动、送丝运动以及角摆运动。该多点同步自动焊接装备中通过控制系统来控制上述执行机构执行相应的操作。该多点同步自动焊接装备的控制系统包括控制模块以及电机，控制模块用于控制电机的运动从而控制执行机构执行相应的操作。由于该多点同步自动焊接装备中共有32个执行机构，每个执行机构需要一个电机来控制，因此，该多点同步自动焊接装备的控制系统中包括32个电机，是一个32轴的控制系统。这个32个电机包括直流伺服电机以及两相步进电机，其中两相步进电机用于控制上下运动机构、左右运动机构以及角摆运动机构，直流伺服电机用于控制送丝机构。因此每个焊接单元需要3台两相步进电机和I台直流伺服电机。
[0003]目前控制系统中电机与控制模块以及执行机构通过传统的电源线、信号线等连接线连接，每个直流伺服电机需要10根连接线，每个两相步进电机需要4根线。这样一个焊接单元所需的连接线的总数为:4 X 3+10 = 22，8个焊接单元所需的连接线总数为8 X 22 = 176。
[0004]在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题:目前的多点同步自动焊接装备控制系统中连接线数量过多，不仅对走线要求高，而且线与线之间存在电磁干扰，影响信号传输的准确性和可靠性，从而影响对执行机构控制的准确度。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种接线数量少、信号传输准确可靠的多点同步自动焊接装备控制系统及方法。
[0006]具体而言，包括以下技术方案:
[0007]本实用新型第一方面提供一种多点同步自动焊接装备控制系统，所述控制系统用于控制多点同步自动焊接装备执行机构执行焊接操作，所述控制系统包括:主控制器、多台电机驱动器以及多台电机;所述主控制器与所述多台电机驱动器之间通过EtherCAT总线连接;每台电机驱动器与至少一台电机电连接;每台电机与一台多点同步自动焊接装备执行机构连接;所述主控制器用于获取焊接操作指令，将所述焊接操作指令转换为所述电机驱动器识别的第一控制信号，并将所述第一控制信号传输给所述电机驱动器;所述电机驱动器用于将所述第一控制信号转换为所述电机识别的第二控制信号，并将所述第二控制信号传输给所述电机;所述电机用于根据所述第二控制信号带动所述多点同步自动焊接装备执行机构执行与所述焊接操作指令相对应的焊接操作。
[0008]进一步地，所述控制系统还包括:输入装置，所述输入装置与所述主控制器通过以太网连接，所述输入装置用于输入所述焊接操作指令。
[0009]进一步地，作为优选，所述输入装置为触摸屏或者键盘。
[0010]进一步地，所述控制系统还包括:角度传感器，所述角度传感器与所述主控制器电连接，所述角度传感器用于采集焊接位置数据，并将所述焊接位置数据传输给所述主控制器。
[0011 ]进一步地，所述控制系统中包括8台电机驱动器，32台电机。
[0012]进一步地，作为优选，所述主控制器为SPiiPlusNTM32控制器，所述电机驱动器为I3DMnt驱动器。
[0013]进一步地，作为优选，所述每台电机驱动器与4台电机电连接。
[0014]本实用新型第二方面提供一种利用本实用新型第一方面的控制系统控制多点同步自动焊接装备的控制方法，所述控制方法包括:
[0015]主控制器获取焊接操作指令，将所述焊接操作指令转换为电机驱动器识别的第一控制信号，并将所述第一控制信号通过EtherCAT总线传输给所述电机驱动器；
[0016]所述电机驱动器接收所述第一控制信号，将所述第一控制信号转换为电机识别的第二控制信号，并将所述第二控制信号传输给所述电机；
[0017]所述电机接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号带动所述多点同步自动焊接装备执行机构执行与所述焊接操作指令相对应的焊接操作。
[0018]进一步地，所述控制方法还包括:输入装置输入所述焊接操作指令，并将所述焊接操作指令通过以太网传输给所述主控制器。
[0019]进一步地，所述控制方法还包括:通过角度传感器采集焊接位置数据，所述主控制器根据所述焊接位置数据调整所述第一控制信号，进而调整所述多点同步自动焊接装备执行机构执行的焊接操作。
[0020]本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是:
[0021 ] 本实用新型实施例提供了一种基于EtherCAT总线(Ether Control Automat1nTechno I ogy，以太网控制自动化技术)的多点同步自动焊接装备控制系统。该控制系统中主控制器和电机驱动器之间通过EtherCAT总线网络传输方式进行信号传输，由于网络信号传输所用接线数量少，因此本实用新型实施例提供的多点同步自动焊接装备控制系统中接线数量大大减少。同时，采用网络传输信号不但能保证信号传输的准确性，也能避免传统连线方式中线与线间产生的难以控制的电磁干扰，具有极高的可靠性。此外，管道外环缝焊接中的焊接宽度通常在6?8_，本实用新型实施例提供的控制系统的定位精度能够达到0.1mm，能够满足管道外环缝焊接定位精度要求，保证焊接过程中焊炬的精确定位，保证焊接质量。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为多点同步自动焊接装备结构示意图；
[0024]图2为实施例1提供的多点同步自动焊接装备控制系统的结构示意图；
[0025]图3为实施例1提供的多点同步自动焊接装备控制系统的原理示意图；
[0026]图4为实施例1提供的多点同步自动焊接装备控制系统中输入装置示意图；
[0027]图5为实施例2提供的多点同步自动焊接装备控制方法的流程图。
[0028]附图标记分别表示:
[0029]a、第一焊炬;b、第二焊炬;C、第三焊炬;d、第四焊炬；
[0030 ] e、第五焊炬;f、第六焊炬;g、第七焊炬;h、第八焊炬；
[0031]1、输入装置；
[0032]2、主控制器；
[0033]3、电机驱动器；
[0034]4、电机；
[0035]5、多点同步自动焊接装备执行机构。
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0037]实施例1
[0038]本实施例提供一种多点同步自动焊接装备控制系统，该控制系统用于控制多点同步自动焊接装备执行机构执行焊接操作，参见图2，该系统包括:主控制器2、多台电机驱动器3以及多台电机4。
[0039 ] 主控制器2与多台电机驱动器之间通过EtherCAT总线连接。
[0040] 每台电机驱动器3与至少一台电机4电连接。
[0041 ]每台电机4与一台多点同步自动焊接装备执行机构5连接。
[0042]主控制器2用于获取焊接操作指令，将焊接操作指令转换为电机驱动器3识别的第一控制信号，并将第一控制信号传输给电机驱动器3。
[0043]电机驱动器3用于将第一控制信号转换为电机4识别的第二控制信号，并将第二控制信号传输给电机4。
[0044]电机4用于根据第二控制信号带动多点同步自动焊接装备执行机构5执行与焊接操作指令相对应的焊接操作。
[0045]EtherCAT(Ether Control Automat1n Technology，以太网控制自动化技术)是开放的实时以太网络通讯协议，由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automat1n GmbH)研发。基于EtherCAT总线的网络传输方式具有传输速度快、错误率低、接线可靠等优势。因此，本实施例提供了一种基于EtherCAT总线的多点同步自动焊接装备控制系统。该控制系统中主控制器和电机驱动器之间通过EtherCAT总线网络传输方式进行信号传输，不仅大大减少了接线数量，同时避免传统连线方式中线与线间产生的电磁干扰，保证了信号传输的准确性、可靠性。此外，管道外环缝焊接中的焊接宽度通常在6?8mm，本实施例的控制系统的定位精度能够达到0.1mm，能够满足管道外环缝焊接定位精度要求，保证焊接过程中焊炬的精确定位，保证焊接质量。
[0046]参见图3，本实施例的多点同步自动焊接装备控制系统的工作原理为:主控制器2获取焊接操作指令，例如前进1_、左移1_、旋转0.5°等，主控制器2通过软件编程将对获取到的焊接操作指令进行计算、处理，将其转换为电机驱动器能够识别的第一控制信号并将第一控制信号通过EtherCAT总线传输给电机驱动器3。主控制器2对焊接操作指令进行的计算、处理主要包括机械系统传动比折合对应的坐标系计算、焊接电源与控制系统间的截距及斜率计算、输入摆动宽度与实际摆动宽度的比例对应计算等。电机驱动器3接收到第一控制信号后将其转换为电机识别的第二控制信号然后将第二控制信号(例如脉冲信号)通过相应的电路传输给电机4。电机4根据第二控制信号执行相应的操作(例如转动一定的角度)，从而带动多