1、MIG数字焊机设计说明书数字化焊机焊接专家系统（MIG熔化极惰性气体保护焊）设计说明书4.1、焊机的外观与操作界面 64.1.1、焊机的外观 64.1.2、控制面板 84.2、焊机的操作 114.2.1焊接形式选择 114.2.2选择操控模式 144.2.3焊接过程规范的选择 184.3、参数设定和焊接 214.3.1控制面板参数设定 214.3.2参数选择和编程面板的设定操作 214.4、专家系统(JOB)操作模式 264.4.1、调出专家参数 264.4.2、储存专家参数规范 264.4.3、专家规范修改 274.5、焊接的设置 284.5.1、识别号 284.5.2、外部通道号选择 28
2、4.5.3、显示器对比度 284.5.4引弧送丝速度和起始，结束段输出 284.5.5、电压控制 294.5.6、无飞溅引弧设定 294.5.7、语言设定 294.6、错误信息 304.7、外接水冷器 31一、项目背景现在国内已有相当数量的焊机制造厂家成功地掌握了逆变电源技术.不仅传统的PWM硬开关技术已被广泛地应用到各种焊机种,而且各种软开关技术也已经投入使用.不仅基于逆变技术的焊机产品已经覆盖了整个电弧焊机产品系列,而且近年来又实现了以OEM方式为主的出口.从这个角度看国内焊机制造厂家在逆变电源技术应用方面已经达到相当高的水平,或者可以说:国内电焊机行业已经成功地实现了从传统机电产品到现代
3、电力电子产品技术的战略转移.但同时还应看到:目前国内逆变焊机制造厂家的成功主要是体现在逆变焊机的经济性.目前国内逆变焊机的制造成本不仅低于同类型晶闸管焊机,而且由于金属材料涨价的因素,某些机型甚至已经可以与传统交流焊机一搏.也就是说:目前国内逆变电源技术在产品核心竞争力中的主要还是体现在低成本方面.然而,随着该项技术的日趋成熟,使得进入逆变焊机的技术门槛不断降低,逆变电源技术本身在构成电焊机产品核心竞争力中的贡献和作用也在不断降低.因此国内电焊机行业中的一些有实力、有远见的企业已经把发展目光聚焦在数字化焊机技术上,并且少数厂家已经推出了自己的数字化焊机产品,可以说数字化焊机已经成为电焊机行业新
4、的热点.二、发展数字化焊机的必要性 数字化焊机是随着微处理器技术的进步,从数字化焊接系统中向传统焊机进行技术移植而形成的一种新型焊机.在数字化焊机的核心技术中,焊接电源扮演着线性功率放大器的作用,焊机的操作性能由数字控制器和人机界面所决定,焊机的焊接性能由内置的焊接专家参数库决定.全数字化焊机,即含接电源内部的PWM调节器采用DSP控制技术在控制方面有一定的技术优势，数字化焊机未来技术走向的是通过数字接口与外界的数字化通讯技术。数字化总结起来是四个部分的数字化,数字化的人机接口、数字化的主控系统、数字化的PI和数字化的PWM调制。数字化的人机接口带来的好处很明显,尤其是带有液晶显示的焊机,接口
5、更加人性化,调节方便,一般还能实现多组参数的存储和调用以及掉电保护等功能。数字化的主控系统一个显著特点就是用软件来代替原来需要用硬件电路来实现的功能,这增加了系统的柔性,也就意味着可以用同一个焊机平台通过更改或扩充软件实现多种焊接方法的集成,还有一旦软件编写完成,随着产品产量的提高,其成本会快速下降,另外,通过更新软件就可以实现焊机功能的改造和提升,这是以往焊机绝对不能实现的,是数字化焊机的最大优势.此外,数字化的控制系统一般具有SPI SCI CAN等接口,外界接口具有良好的扩充性能,对于构成大的系统具有较大的优势。 数字化PI的优势在于PI参数修改的方便性,这就使得电源在全规范区间内均能获
6、得良好的性能。 数字化的主控系统中配合数字化的PWM,就避免了D/A转换环节,也提高了精度,另外,采用CPLD不仅可以实现数字化的PWM,还可以实现一般的数字电路功能,这就大大减小了控制板的面积和外扩元器件的数量,同时也使得系统的可靠性得以提高.采用CPLD的优势还在于它可以通过下载软件实现硬件电路功能的更新.从长远来看能降低系统成本。三、数字化焊机的功能要求可用程序手工电弧焊平电流MIG/MAG焊快速短弧MIG焊（SSA）脉冲MIG焊低噪音脉冲MIG焊（SSP）射流MIG焊（SM）冷弧双脉冲MIG焊（CDP）电源程序包括：低碳钢：0.8/1.0/1.2/1.6mm不锈钢：0.8/1.0/1.
7、2/1.6mm铝及其合金：铝，硅铝合金，铝镁3，铝镁4.5，铝镁5; 1.2/1.6mm铜铝和硅：1.0/1.2mm沙福药芯焊丝（锌）：1.0/1.2mm沙福药芯焊丝100/200：1.2/1.6mm沙福药芯焊丝400：1.2/1.6mm满足质量和生产需要数字调节和控制通过改良电流波形，控制薄板焊接和参数精确再现。电弧挺度更大改善脉冲模式下电弧强度，更好的穿透力以及保证焊接质量，应用被称为“难以焊接的”焊丝.更多的程序平电流短路电弧、快速短路电弧、射流电弧、脉冲电流（标准脉冲、低噪音脉冲）,已调电流（射流模式），电源也可用于防水焊条。对铝的可控焊接专用设备，适用的程序，精要选择等为精确焊接质量
8、设备（减少或消除其空及优秀的穿透力）。更多的参数记忆基本配置有120条以上协同准则，很容易记住100条焊接程序，且具有数字可再现性更多校验检查和监测参数，错误报警，锁定不同水平下的参数，参数打印，储存卡片，参数计量和校准，小型电脑连接。为操作者提供方便2步，4步，点焊，分步模式（在焊接过程中，参数可以增加或减少），音序器模式（冷弧双脉冲）用于薄铝板材。很多可选配置：小车，旋转器，送丝支撑臂，等等，使操作更轻松无以伦比的附件选择推枪或推拉枪具有拉力调节和遥控功能，焊枪内置遥控盒数字显示。功能及个性化设计多功能，维护和技术先进多功能应用手工、自动/机器人定期维护设有维护参数和报警提示倒入系统遥控软
9、件下载（获得最新技术而无需更新设备）基本功能送丝速度可调，断路和焊接状态弧长，断路和焊接状态微调，断路和焊接状态周期：2步/4步/点焊热启动/平稳启动衰减回烧和无飞溅协同、半自动、手工（自由选择）阶梯模式参数锁定和设限计量和校准倒入程序参数打印错误信息时钟维护参数语言选择四、数字化焊机的具体设计方案4.1、焊机的外观与操作界面4.1.1 焊机的外观图 1 焊机正面深圳市华意隆实业发展有限公司2电源开关保险丝（4 安培）保险丝（6 安培）串行数字接口电源线保护气接口水冷器接口机 器 人 控制接口桶装焊丝入口冷却空气出口图 2 焊机的后面图 3 焊机的侧面深圳市华意隆实业发展有限公司送丝机盖板焊丝
10、盘悬挂轴送丝机构342 控制面板（MPC）421 显示和操作控件键 1 显示器 1 显示器 3指示灯 1 指示灯 2 指示灯 3 指示灯 4 指示灯 5键 3显示器 2键 2指示灯 8 指示灯 7 指示灯 6旋钮 4指示灯 11 指示灯 10 指示灯 9图 4 控制面板（MPC）指示灯 1 显示数据保持功能显示器 1（电流显示）区域键 1 显示器 1 的功能切换指示灯 2 焊接电流指示灯 3 送丝速度指示灯 4 板厚显示器 2（电压显示）区域键 2 显示器 2 的功能切换指示灯 6 给定/焊接电压指示灯 7 弧长指示灯 8 电弧挺度/熔深深圳市华意隆实业发展有限公司4显示器 3（专家系统通道
11、JOB）区域键 3 显示器 3 的功能切换指示灯 9 普通 MIG/MAG 焊指示灯 10 非脉冲一元化指示灯 11 脉冲一元化指示灯 5 专家系统工作指示焊机的功能调节范围与应用的材料有关调节旋钮 4 的使用方式调节旋钮 4 的使用有如下两种方式1）左、右方向旋转改变参数值2）当做键按下时，可以作为当前参数的确认。相当于 ENTER 键。1.2.2 参数选择和编程面板的控件液晶显示器 LCD键 10L指示灯 K键图 5 参数选择和编程面板键 4键 9键 5键 6键 7键 8深圳市华意隆实业发展有限公司5键功能键 4 记忆储存键 5 光标上移键 6 光标下移键 7 光标右移键 8 光标左移键
12、9 选择焊接形式/选择专家系统键 10 选择操控种类/选择程序焊接指示灯功能指示灯 12 启动命令指示指示灯 13 错误指示指示灯 13 显示信息如下：* 逆变器电路故障* 电路温度过高（连接外部水冷器时）* 水泵过热* 风扇电机过热* 流量或水量不足注意：温度超标时指示灯 13 长亮，其他错误指示灯 13 闪烁。指示灯 14 专家系统工作指示灯 15 普通 MIG/MAG 形式指示灯 16 一元化非脉冲指示灯 17 脉冲或双脉冲一元化指示灯 18 钨极氩弧焊形式指示灯 19 手工弧焊形式、指示灯 20 焊枪开关-两步指示灯 21 焊枪开关-四步（自保持）指示灯 22 焊枪开关-高级四步（自保
13、持）指示灯 23 点焊定时指示灯 24 外部启动命令指示灯 25 程序焊接深圳市华意隆实业发展有限公司64.2、焊机的操作4.2.1 焊接形式的选择操作者可以通过参数选择和编程面板上的键 9 来选择不同的焊接形式种类，可选择的焊接形式如图 6 所示普通 MIG/MAG非脉冲一元化脉冲或双脉冲一元化钨极氩弧焊手工电弧焊图 6 焊接形式选择界面4.2.1.1 普通 MIG/MAG 焊操作者可以通过参数选择和编程面板上的键 9 来选择普通 MIG/MAG 焊的形式，这种方式下，可以通过选择送丝速度、焊接电压、电弧挺度来调节焊接规范。调节送丝速度： 反复按控制面板上的键 1，直到电流显示器旁的指示灯
14、3点亮；使用旋钮 4 设定送丝速度，设定的范围为 0-24 米/分。由于不是一元化调节，这里需要根据焊接电压来调节所需的送丝速度。调节焊接电压：反复按控制面板上的键 2，直到电压显示器旁的指示灯 6 点亮；使用旋钮 4 设定焊接电压，设定的范围为 10-50 伏。同样由于不是一元化调节，这里需要根据设定的送丝速度来调节所需的焊接电压。如需要时可以通过调节电弧挺度来得到满意的焊接规范：反复按控制面板上的键 2，直到电压显示器旁的指示灯 8 点亮；使用旋钮 4 设定电子点抗器，由最左端到最右端范围调节电弧挺度由最硬到最软，范围变化由 0%-100%变化显示。0%表示 较小的电抗器作用，电流上升率高
15、、电弧挺度硬。100%表示 较大的电抗器作用，电流上升率低、电弧挺度软。4.2.1.2 一元化非脉冲焊接使用 303MC4 的一元化参数可以使焊接过程变的简单。所谓一元化焊接参数实现的过程就是在多个相互关联的焊接参数（例如电深圳市华意隆实业发展有限公司7压、电流、送丝速度、弧长等）中选择一个作为调节量，其他参数通过计算机专家系统的量化、计算、相互协调使之与调节量的给定值作出最合理匹配的过程。例如选定送丝速度为调节量，那末在焊接时只要给定一个送丝速度值，其他参数不需再设定，就可以进行的焊接了。在使用 MC4 焊接时，根据方便可以将如下三个参数作为选定的调节量：焊接电流送丝速度材料板厚调节方法（以
16、送丝速度做给定调节量为例）：1）反复按参数选择和编程面板上的键 9 直到指示灯 16（L16）亮，选择非脉冲一元化焊接方式。2）反复按控制面板上的键 1，直到电流显示器旁的指示灯 3（L3）闪亮；使用旋钮 4 设定送丝速度，设定的范围为 0-24 米/分。由于是一元化调接，其它参数不需再调节，焊机的输出已是合适的焊接规范了。当需结束调节模式进入焊接时，按下调节旋钮 4 一次即可。这时相应指示灯由闪烁变为长亮。如与用其他参数作为调节量，只需反复按控制面板上的键 1，直到电流显示器旁的相应指示灯点亮即可，调节方法相同。某些情况下，当选择某个参数做为给定调节量时，由于不同工作现场条件的影响，焊接效果
17、可能会有所偏差，需微调补偿。可以通过调节弧长或电弧挺度来微调实际的焊接规范：方法是反复按下位于控制面板上显示器 2 区域的键 2，直到指示弧长的指示灯 7（L7）或指示电弧挺度的指示灯 8（L8）闪亮；旋转调节旋钮 4 进行调节。弧长或挺度的微调范围为正/负 30%。按下旋钮 4 一次可退出微调模式。4.2.1.3 脉冲一元化焊接在焊接参数一元化调节的基础上加入电流脉冲，是改善焊接质量的有效方法。它可以实现稳定的熔滴过渡，最大程度的降低了焊接飞溅。在铝、镁合金的焊接中使用低频脉冲来调制过渡脉冲，形成双脉冲可以使焊缝的成型更加美观。参数的调节与非脉冲一元化方式相同，都是由 MC4 内部计算机自动
18、完成的。选择一个参数作为给定调节量，其他参数通过计算机专家系统的量化、计算、相互协调使之与调节量的给定值作出最合理匹配的过程。例如选定送丝速度为调节量，那末在焊接时只要给定一个送丝速度值，其他参数不需再设定，就可以进行深圳市华意隆实业发展有限公司8的焊接了。在使用 MC4 进行脉冲一元化焊接时，可以分别将如下三个参数作为给定调节量：焊接电流送丝速度材料板厚调节方法（以送丝速度做给定调节量为例）：3）反复按参数选择和编程面板上的键 9 直到指示灯 17（L17）亮，选择脉冲一元化焊接方式。4）反复按控制面板上的键 1，直到电流显示器旁的指示灯 3（L3）闪亮；使用旋钮 4 设定送丝速度，设定的范
19、围为 0-24 米/分。由于是一元化调接，其它参数不需再调节，焊机的输出已是合适的焊接规范了。当需结束调节模式进入焊接时，按下调节旋钮 4 一次即可。这是相应指示灯由闪烁变为长亮。如与用其他参数作为调节量，只需反复按控制面板上的键 1，直到电流显示器旁的相应指示灯点亮即可，调节方法相同。某些情况下，当选择某个参数做为给定调节量时，由于不同工作现场条件的影响，焊接效果可能会有所偏差，需微调补偿。可以通过调节弧长或电弧挺度来微调实际的焊接规范：方法是反复按下位于控制面板上显示器 2 区域的键 2，直到指示弧长的指示灯 7（L7）或指示电弧挺度的指示灯 8（L8）闪亮；旋转调节旋钮 4 进行调节。弧
20、长或挺度的微调范围为正/负 30%。按下旋钮 4 一次可退出微调模式。4.2.1.4 钨极氩弧焊模式反复按参数选择和编程面板上的键 9 直到指示灯 18（L18）亮，选择钨极氩弧焊接方式。作为一种辅助功能，MC4 配合 华意隆 公司的专用焊枪可用于提升引弧的钨极氩弧焊。4.2.1.5 手工电弧焊模式反复按参数选择和编程面板上的键 9 直到指示灯 19（L19）亮，选择手工弧焊方式。反复按控制面板上的键 1 直到电流指示灯闪亮，用调节旋钮 4 给定焊接电流，其范围是 0-300A，显示器 1 上显示的是给定焊接电流，按下旋钮 4 一次退出给定状态。焊接开始后实际焊接电流在显示器 1 上；焊接电压
21、在显示器 2 上显示。深圳市华意隆实业发展有限公司94.2.2 选择操控模式使用者可以根据不同的焊接工作分别选择如图 7 所示的多种操作控制模式两步法开关控制四步法开关控制高级四步法开关控制定时电弧点焊外部启动程序化焊接图 7 操控模式界面使用者应根据不同的焊接工作需要，来选择合适与自己的操控模式，因为每一种给定的操控模式中焊机的动作程序例如预送气时间、引弧过程控制、功率上升斜率、功率下降斜率等都是不同的。操控模式及其参数设定方法：反复按下操控模式界面上的键 10 来选择所需要的操控模式，被选中的操控模式的对应指示灯会亮，此时按住键 10 保持三秒以上进入编程模式。这时液晶显示器 LCD 上会
22、显示被选择的操控模式及其功能。用带有箭头的键 5 和键 6 来改变参数的数值；有些参数被显示在控制面板的LED 显示器上，可以用旋钮 4 来调节改变其数值；按下键 10 可以选择需修改下一个功能参数段；功能参数段的选择也可以用带箭头的键 7 和键 8 来实现。在液晶显示器 LCD 的下方显示有光标，它的位置指示的是目前正在调节的那个参数在整个焊接程序的图示中所处于的那一程序段，例如图 8 就是在调节这个8 段电流的焊接程序中的第 7 段恒定电流值。再按住键 10 保持三秒以上可退出编程模式。4.2.2.1 两步法开关控制这是一种简单的操控模式，焊接操作者按下焊枪开关焊机开始工作；释放（松开）焊
23、枪开关焊机停止工作。可在焊接程序简单、焊接时间短时使用。两步法开关控制模式下如下功能有效：深圳市华意隆实业发展有限公司10图 8 程序波形和光标普通 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始电压、起始送丝速度、起始电弧挺度、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电压、第一工作段电弧挺度、点焊时间、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电压、收弧段电弧挺度、焊丝返烧程序、气体滞后时间。因为在两步法开关控制模式下起始时间、收弧时间均为 0，所以起始电压、起始送丝速度、起始电弧挺度、上升斜率、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电压、收弧段电弧挺度功能不能在焊接过程中体现。脉冲 MI
24、G/MAG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始送丝速度、起始电弧挺度、起始功率微调、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电压、第一工作段电弧挺度、第一工作段电弧功率微调、双脉冲程序（激活/非激活）、点焊时间、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电弧挺度、收弧段功率微调、焊丝返烧程序、气体滞后时间。因为在两步法开关控制模式下起始时间、收弧时间均为 0，所以起始送丝速度、起始电弧功率微调、上升斜率、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电弧挺度、收弧段功率微调功能不能在焊接过程中体现。该模式下双脉冲功能是有效的，低频调制脉冲的频率、负载率、脉冲高度、脉冲宽度的调节都是有效的。4.2.2.2
25、 四步法开关控制（自保持）相对于两步法开关控制，四步法开关控制更适合于长时间的焊接；工作时先按一下焊枪开关随后释放，焊机开始工作，并一直保持工作状态。需要停焊时再次按下焊枪开关并释放，焊机完成停弧程序后停止工作。这种操控方式下，如果深圳市华意隆实业发展有限公司11引弧和填充程序段的参数已预先设定，则工作过程会体现。四步法开关控制模式下如下功能有效：普通 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始电压、起始送丝速度、起始电弧挺度、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电压、第一工作段电弧挺度、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电压、收弧段电弧挺度、焊丝返烧程序、气体滞后时间。因
26、为在两步法开关控制模式下起始段时间、收弧段时间均为 0，所以起始电压、起始送丝速度、起始电弧挺度、上升斜率、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电压、收弧段电弧挺度功能不能在焊接过程中体现。脉冲 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始送丝速度、起始功率微调、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电弧功率微调、双脉冲程序（激活/非激活）、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段功率微调、焊丝返烧程序、气体滞后时间。因为在四步法开关控制模式下起始段时间、收弧段时间均为 0，所以起始送丝速度、起始电弧功率微调、上升斜率、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段功率微调功能不能在焊接过程中
27、体现。该模式下双脉冲功能是有效的，低频调制脉冲的频率、负载率、脉冲高度、脉冲宽度的调节都是有效的。4.2.2.3 高级四步法开关控制（自保持）高级四步法主要适用于焊接质量有较高要求的工作，例如与焊接专机、机器人等自动化设备相配合时。闭合焊枪开关并保持，焊机开始按起始段参数工作；释放焊枪开关后焊机的输出开始运行上升段斜率并达到预设的工作段参数，进入长时焊接工作段程序。再次闭合焊枪开关并保持，焊机的输出开始运行功率下降段斜率直到预设得结束段参数，进入结束段程序直到释放焊枪开关结束焊接。如果各程序段的参数已预设好，焊接工作将是一个完整的程序过程。高级四步法开关控制模式下如下功能有效：普通 MIG/M
28、AG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始电压、起始送丝速度、起始电弧挺度、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电压、第一工作段电弧挺度、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段电压、收弧段电弧挺度、焊丝返烧程序、气体滞后时间均可体现。深圳市华意隆实业发展有限公司12脉冲 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、起始时间、起始送丝速度、起始功率微调、上升斜率、第一工作段送丝速度、第一工作段电弧功率微调、双脉冲程序（激活/非激活）、功率下降斜率、收弧段送丝速度、收弧段功率微调、焊丝返烧程序、气体滞后时间均可体现。该模式下双脉冲功能是有效的，低频调制脉冲的频率、负载率、脉冲高度、脉冲宽度的调节都是有效的。4.2.2.4 定时电弧点焊这一操控方式可用来进行电弧点/塞焊或断续焊接。使用方法：参数预设好后，闭合焊枪开关焊机开始工作；定时时间到后焊机自动结束工作。在次闭合焊枪开关既进入下个工作循环。普通 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、第一工作段送丝速度、第一工作段电压、第一工作段电弧挺度、点焊时间、焊丝返烧程序、气体滞后时间均可体现。脉冲 MIG/MAG 方式预送气时间、引弧程序、第一工作段送丝速度、第一工作段电弧功率微调、双脉冲程序（激活/非激活）、点焊时间、焊丝返烧程序、气体滞后时间均可体现。4.2.2.5 外部启动这种
