控制逆变焊机引弧系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种控制系统及其工作方法，特别是涉及一种控制逆变焊机引弧系统及其工作方法。

背景技术：

逆变氩弧焊机和等离子切割机是需要增加一个高频引弧装置来起弧的，通过焊枪上的开关控制起弧，在形成焊接电流后需要将这个高频高压引弧装置切断。目前逆变氩弧焊机和切割机是通过检测焊接电弧电压或者检测焊接回路电流来判断切断高频高压引弧装置，这两种检测方式需要信号隔离处理。如果采用线性光耦、分流器或者电流霍尔传感器则电路繁琐、信号干扰重可靠性低、电路成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制逆变焊机引弧系统及其工作方法，其采用PWM调制单元输出的PWM脉冲，在空载和焊接时的不同宽度，信号处理后对高频高压引弧装置启动和关闭，从而实现对引弧装置的控制。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种控制逆变焊机引弧系统包括：

焊枪开关控制电路，包括第二百十八电阻、第二百十九电阻、第二百二十电阻、第二百二十一电阻、第二百二十二电阻、第二百十七电容、第二百十八电容、第六光耦、第四电压比较器、第二继电器，第二继电器与第二百十八电容并联，第二百十八电容与第二百二十一电阻相连，第二百二十一电阻与第六光耦第二引脚相连，第二百十八电容与第二百十八电阻相连，第二百十八电阻与第二百二十二电阻相连，第二百二十二电阻与第四电压比较器第二引脚串联，第四电压比较器第三引脚与第二百十七电容相连，第二百十七电容与第二百十九电阻并联，第二百十九电阻与第二百二十电阻相连，第六光耦第三引脚接地，第六光耦第一引脚与第二百十八电阻相连；

PWM脉冲宽度比较电路，包括第二百十四电容、第二百十五电容、第二百二十六电阻、第二百二十七电阻、第二百二十八电阻、第二百三十电阻、第二百十一二极管、第四电压比较器，第四电压比较器第五引脚依次与第二百二十六电阻、第二百十一二极管串联，第四电压比较器第六引脚与第二百二十八电阻相连，第二百二十六电阻与第二百十四电容相连，第二百十四电容与第二百二十七电阻并联，第二百二十八电阻与第二百十五电容相连，第二百十五电容与第二百三十电阻并联；

控制引弧装置电路，包括第二百十一电阻、第二百十二电阻、第二百十四电阻、第二百十五电阻、第二百零二三极管、第二百零七二极管、与门、第三继电器，与门第十二引脚依次与第二百十二电阻、第四电压比较器第七引脚相连，与门第十三引脚依次与第二百十一电阻、第四电压比较器第一引脚相连，与门第十一引脚与第二百十四电阻相连，第二百十四电阻与第二百十五电阻串联，第二百十四电阻与第二百十五电阻都与第二百零二三极管基极相连，第二百零二三极管发射极接地，第二百零二三极管集电极与第三继电器串联，第三继电器与第二百零七二极管并联；

PI调节电路，包括第二十一电容、第二十四电容、第三十四电阻、第三十六电阻、第三十九电阻、第十九二极管、第二十二极管、运算放大器，第一芯片第一引脚、第六光耦第四引脚都与第三十六电阻相连，第三十六电阻依次与第二十二极管、第十九二极管串联，第十九二极管与第三十四电阻并联，第三十四电阻与第二十四电容串联，第二十四电容与第二十一电容并联，第二十一电容与第三十九电阻相连，运算放大器第七引脚与第三十九电阻相连，第三十九电阻与第二十一电容相连；

PWM脉冲宽度调制电路，包括第一芯片、第一电阻、第一电容、第二电容，第一芯片第八引脚与第二电容相连，第一芯片第五引脚接地，第一芯片第一引脚与第六光耦第四引脚相连，第一芯片第二引脚接地，第一电阻、第一电容都与第一芯片第四引脚相连，第一电阻、第一电容串联。

优选地，所述焊枪开关控制电路、PWM脉冲宽度比较电路都与控制引弧装置电路连接，焊枪开关控制电路、PI调节电路都与PWM脉冲宽度调制电路连接。

本发明还提供一种控制逆变焊机引弧系统的工作方法，其包括以下步骤：

步骤一，由焊枪开关触发焊枪开关控制电路解除对PWM脉冲宽度调制电路的脉冲锁定，同时另一路送至控制引弧装置电路；

步骤二，PWM脉冲宽度调制电路产生PWM脉冲最大脉宽送至PWM脉冲宽度比较电路，PWM脉冲宽度比较电路对PWM脉冲处理与一个设定的基准值比较，大于基准值后输出送至控制引弧装置电路；

步骤三，控制引弧装置电路同时对焊枪开关控制电路的信号和PWM脉冲宽度比较电路的信号处理后启动高频高压引弧装置；

步骤四，引弧成功后有焊接电流If送至PI调节电路与给定值Ig进行运算调节后送至PWM脉冲宽度调制电路；

步骤五，PWM脉冲宽度调制电路对脉宽进行调节变窄后送至PWM脉冲宽度比较电路；

步骤六，PWM脉冲宽度比较电路对调制后的PWM脉冲处理与设定的基准值比较，小于基准值后不输出给控制引弧装置电路；

步骤七，控制引弧装置电路缺少PWM脉冲宽度比较电路的输出，处理后关闭高频高压引弧装置。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用PWM调制单元输出的PWM脉冲，在空载和焊接时的不同宽度，信号处理后对高频高压引弧装置启动和关闭，从而实现对引弧装置的控制。

附图说明

图1为本发明控制逆变焊机引弧系统及其工作方法的框架流程图。

图2为本发明的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1至图2所示，本发明控制逆变焊机引弧系统包括焊枪开关控制电路1、PWM脉冲宽度比较电路2、控制引弧装置电路3、PI调节电路4、PWM脉冲宽度调制电路5，其中：

焊枪开关控制电路1包括第二百十八电阻R218、第二百十九电阻R219、第二百二十电阻R220、第二百二十一电阻R221、第二百二十二电阻R222、第二百十七电容C217、第二百十八电容C218、第六光耦U6、第四电压比较器U4A、第二继电器K2B，第二继电器K2B与第二百十八电容C218并联，第二百十八电容C218与第二百二十一电阻R221相连，第二百二十一电阻R221与第六光耦U6第二引脚相连，第二百十八电容C218与第二百十八电阻R218相连，第二百二十电阻R220与第二百二十二电阻R222相连，第二百二十二电阻R222与第四电压比较器U4A第二引脚串联，第四电压比较器U4A第三引脚与第二百十七电容C217相连，第二百十七电容C217与第二百十九电阻R219并联，第二百十九电阻R219与第二百二十电阻R220相连，第六光耦U6第三引脚接地，第六光耦U6第一引脚与第二百十八电阻R218相连；

工作原理：第六光耦、第二百二十一电阻、第二百十八电阻组成电路对UC3845的第1脚拉低封锁；第四电压比较器为LM258，第四电压比较器、第二百十九电阻、第二百十八电容、第二百二十二电阻、第二百二十电阻、第二百十九电阻、第二百十七电容、第二继电器组成比较器；第二继电器为焊枪控制的继电器，当第二继电器触发闭合后第六光耦截止解除对PWM脉冲宽度调制电路的输出封锁，同时比较器反向输入端电压低于同向输入端，比较器输出电压U2给控制引弧装置电路。

PWM脉冲宽度比较电路2包括第二百十四电容C214、第二百十五电容C215、第二百二十六电阻R226、第二百二十七电阻R227、第二百二十八电阻R228、第二百三十电阻R230、第二百十一二极管D211、第四电压比较器U4B，第四电压比较器U4B第五引脚依次与第二百二十六电阻R226、第二百十一二极管D211串联，第四电压比较器U4B第六引脚与第二百二十八电阻R228相连，第二百二十六电阻R226与第二百十四电容C214相连，第二百十四电容C214与第二百二十七电阻R227并联，第二百二十八电阻R228与第二百十五电容C215相连，第二百十五电容C215与第二百三十电阻R230并联；

工作原理：第四电压比较器为LM258，第四电压比较器、第二百十一二极管、第二百二十六电阻、第二百十四电、第二百二十七电阻、第二百二十八电阻、第二百三十电阻、第二百十五电容构成电压比较器。PWM脉冲宽度调制电路送至的PWM经过第二百十一二极管整流第二百二十六电阻、第二百二十七电阻分压，第二百十四电容滤波后与第二百二十八电阻、第二百三十电阻、第二百十五电容分压组成的基准电压做比较，如果大于基准电压输出电压U1给控制引弧装置电路。

控制引弧装置电路3包括第二百十一电阻R211、第二百十二电阻R212、第二百十四电阻R214、第二百十五电阻R215、第二百零二三极管Q202、第二百零七二极管D207、与门U5D、第三继电器K3B，与门U5D第十二引脚依次与第二百十二电阻R212、第四电压比较器U4B第七引脚相连，与门U5D第十三引脚依次与第二百十一电阻R211、第四电压比较器U4A第一引脚相连，与门U5D第十一引脚与第二百十四电阻R214相连，第二百十四电阻R214与第二百十五电阻R215串联，第二百十四电阻R214与第二百十五电阻R215都与第二百零二三极管Q202基极相连，第二百零二三极管Q202发射极接地，第二百零二三极管Q202集电极与第三继电器K3B串联，第三继电器K3B与第二百零七二极管D207并联；

工作原理：与门为CD4081，U5D、第二百十二电阻、第二百十一电阻、第二百十四电阻、第二百十五电阻、第二百零二三极管、第二百零七二极管和第三继电器组成控制引弧装置电路。当焊枪开关控制电路1和PWM脉冲宽度比较电路送至的电压U2、U1为高电平则U5D输出高电平，第二百零二三极管得电正偏置导通，第三继电器吸合，此时接通高频高压引弧装置，开始引弧。

PI(比例积分)调节电路4包括第二十一电容C21、第二十四电容C24、第三十四电阻R34、第三十六电阻R36、第三十九电阻R39、第十九二极管D19、第二十二极管D20、运算放大器U3B，第一芯片U1第一引脚、第六光耦U6第四引脚都与第三十六电阻R36相连，第三十六电阻R36依次与第二十二极管D20、第十九二极管D19串联，第十九二极管D19与第三十四电阻R34并联，第三十四电阻R34与第二十四电容C24串联，第二十四电容C24与第二十一电容C21并联，第二十一电容C21与第三十九电阻R39相连，运算放大器U3B第七引脚与第三十九电阻R39相连，第三十九电阻R39与第二十一电容C21相连；

工作原理：运算放大器为MC33074D，运算放大器、第二十四电容、第三十四电阻、第二十一电容、第二十二极管、第十九二极管、第三十六电阻、第三十九电阻构成比例积分(PI)调节器，焊接电流给定值Ig送至运算放大器的同向输入端，焊接电流反馈值If送至运算放大器的反向输出端，调节器的运算结果送至PWM脉冲宽度调制电路。

PWM脉冲宽度调制电路5包括第一芯片U1、第一电阻R01、第一电容C1、第二电容C2，第一芯片U1第八引脚与第二电容C2相连，第一芯片U1第五引脚接地，第一芯片U1第一引脚与第六光耦U6第四引脚相连，第一芯片U1第二引脚接地，第一电阻R01、第一电容C1都与第一芯片U1第四引脚相连，第一电阻R01、第一电容C1串联。

工作原理：第一芯片为PWM芯片UC3845，第一芯片、第一电阻、第一电容、第二电容组成固定频率的PWM脉冲，由于焊枪闭合焊枪开关控制电路对其解除封锁，此时无焊接电流If没有建立PI调节电路不影响PWM脉冲宽度调制电路，所以输出一个最大脉宽的脉冲PWM给PWM脉冲宽度比较电路。

本发明工作原理：PWM脉冲宽度调制电路的COMP端口电压降低输出PWM脉宽变窄，经过PWM脉冲宽度比较电路的电路滤波分压后低于PWM脉冲宽度比较电路设定的基准值，PWM脉冲宽度比较电路不输出电压U1。控制引弧装置电路缺少PWM脉冲宽度比较电路的输出，与门U5D输出低电平三级管Q202不导通，此时继电器失电断开高频高压引弧装置。

焊枪开关控制电路1、PWM脉冲宽度比较电路2都与控制引弧装置电路3连接，焊枪开关控制电路1、PI调节电路4都与PWM脉冲宽度调制电路5连接，这样方便连接。

如图1所示，本发明控制逆变焊机引弧系统的工作方法，其包括以下步骤：

步骤一，由焊枪开关触发焊枪开关控制电路解除对PWM脉冲宽度调制电路的脉冲锁定，同时另一路送至控制引弧装置电路；

步骤二，PWM脉冲宽度调制电路产生PWM脉冲最大脉宽送至PWM脉冲宽度比较电路，PWM脉冲宽度比较电路对PWM脉冲处理与一个设定的基准值比较，大于基准值后输出送至控制引弧装置电路；

步骤三，控制引弧装置电路同时对焊枪开关控制电路的信号和PWM脉冲宽度比较电路的信号处理后启动高频高压引弧装置；

步骤四，引弧成功后有焊接电流If送至PI调节电路与给定值Ig进行运算调节后送至PWM脉冲宽度调制电路；

步骤五，PWM脉冲宽度调制电路对脉宽进行调节变窄后送至PWM脉冲宽度比较电路；

步骤六，PWM脉冲宽度比较电路对调制后的PWM脉冲处理与设定的基准值比较，小于基准值后不输出给控制引弧装置电路；

步骤七，控制引弧装置电路缺少PWM脉冲宽度比较电路的输出，处理后关闭高频高压引弧装置。

本发明的特征是通过PWM脉冲在空载和焊接时不同的宽度来反映出弧压高低和有无焊接电流从而实现控制引弧装置的开启和关闭。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。