论文摘要
脉冲MIG（Metal Inert Gas）是一种熔化极惰性气体保护焊，它能在很大的输入电流范围内实现从短路过渡到射流过渡的所有熔滴过渡形式。数字控制脉冲MIG焊机具有动态响应特性好、功率器件开关损耗小、主变压器体积小重量轻、控制策略灵活、适应性强、产品一致性好等优点，在国民制造工业中占有重要地位。研制数字控制脉冲MIG焊机具有重要意义。本文在介绍脉冲MIG焊机的整体结构、各部分组成及功能、详细分析主回路工作方式的基础上，提出了系统的控制框架并设计了基于“DSC+MCU”结构的焊机主控系统，设计并制作了焊机主控电路板。详细描述了DSC和MCU系统电路设计；电压、电流采样模拟通道的调理和模数转换（ADC）电路的设计；数模转换（DAC）输出通道电路的设计；焊枪开关、热继电器、风扇驱动等开关量通道隔离电路的设计；RS-485总线接口、CAN总线接口和UART互连通信接口电路的设计。本文详细描述了焊机的系统控制框图和各部分的作用关系，重点阐述了变参数PI控制算法及其实现；介绍了专家系统算法并详细叙述了它在脉冲MIG焊机上的组成结构及实现方法。本文完成了在MC56F8323（DSC）上编写程序和调试的工作。实现了2步、4步、特殊4步、点焊四种模式下的焊接方式控制。编制了焊机的起弧、焊接、收弧程序，实现了焊机起弧过程、焊接过程和收弧过程的控制。在MC9S12DG128单片机上对嵌入式实时操作系统#C／OS-Ⅱ的内核进行了裁减和移植，并采用基于任务的程序设计方法设计了5个任务，其中1个任务实现了面板输入设定和参数显示功能；1个任务实现了遥控盒的输入设定和参数显示功能；1个任务实现了对送丝机的控制功能；1个任务实现了单片机与DSC通信，参数传递和状态同步功能；1个任务实现了焊接专家系统的框架用于完成参数的一元化调节功能。本文对焊机实现过程中的一些细节问题进行了阐述。本文设计了一个能够满足系统电源需求的隔离型TOPSwitch开关电源电路、设计了可以与主控板配合工作的送丝机控制电路、设计了一个满足系统功能的焊机面板，经制作印制电路板调试以上各部分均能稳定工作。对焊机进行了组装调试，经现场试焊取得了较为满意的结果。最后分析总结了数字控制脉冲MIG焊机的设计方案，并对今后的研究和数字控制脉冲MIG焊机的发展进行了展望。