Устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов

Устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов

Реферат

 

Использование: устройство относится к области сварки, а именно к автоматическому регулированию и управлению электрическим режимом процесса электродуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов при реализации режимов пульсирующего тока дуги. Сущность изобретения: силовые входы источника подогрева присадочной проволоки подсоединены к питающей промышленной сети. Первая силовая выходная клемма подсоединена к изделию, а вторая - через шунт к токосъемнику сварочной установки. Измерительный выход шунта подключен к входу согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к входу блока коммутации аналоговых сигналов. Выходы блока ЦАП подсоединены к входу электропривода подачи присадочной проволоки и к управляющему входу источника подогрева. Входы согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к изделию и токосъемнику, а выход - к входу блока коммутации аналоговых сигналов. 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, а именно к автоматическому регулированию и управлению электрическим режимом процесса электродуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно на постоянном токе с подачей присадочной проволоки, подогреваемой электрическим током в процессе сварки, и может найти применение в машиностроении, судостроения, авиастроении и других отраслях промышленности.

Известно устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов по авторскому свидетельству N 1683244, содержащее сварочную установку, управляющую микроЭВМ, блок синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока цифроаналогового преобразования, блока коммутации аналоговых сигналов и блока аналого-цифрового преобразователя, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги неплавящегося электрода, выход блока цифроаналогового преобразования связан с входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги неплавящегося электрода.

Недостатками этого устройства являются узкие технологические и функциональные возможности, так как оно не позволяет осуществлять сварку с подачей подогреваемой присадочной проволокой, вследствие отсутствия в его составе механизма подачи и источника подогрева присадочной проволоки, и управлять сварочной установкой, в состав которой могут быть включены указанные элементы.

Целью изобретения является расширение технологических и функциональных возможностей устройства за счет возможностей регулирования скоростей подачи и температуры нагрева присадочной проволоки и контроля вводимой электрической мощности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержит сварочную установку, управляющую микроЭВМ, включающую в себя микропроцессор, блок памяти, блок управления устройствами ввода-вывода и параллельный интерфейс, блок-синхронизации с сетью, блок формирования заданий и коэффициентов и блок сопряжения, выполненный в виде блока гальванического разделения, блока контроллера, блока таймеров, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока ввода дискретных сигналов, блока коммутации аналоговых сигналов, блока аналого-цифрового преобразования и блока цифроаналогового преобразования, связанных между собой информационными шинами ввода и вывода дискретной информации, шинами импульсных управляющих сигналов "ввод" и "вывод", в котором, первый и второй информационные выходы, первый и второй управляющие импульсные выходы и первый информационный вход управляющей микроЭВМ соединены соответственно с первым и вторым информационными входами, с первым и вторым управляющими входами и первым информационным выходом блока сопряжения, первый и второй импульсные выходы блока сопряжения подключены соответственно к первому и второму входам прерывания управляющей микроЭВМ, причем первый и второй информационные, первый и второй управляющие входы блока сопряжения связаны через блок гальванического разделения соответственно с входами младших и входами старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами блока контроллера, первый информационный выход которого подключен через блок гальванического разделения к первому информационному выходу блока сопряжения, второй информационный выход, первый и второй импульсные управляющие выходы блока контроллера подключены соответственно к информационным входам, первым и вторым управляющим входам блока таймеров, блока ввода дискретных сигналов, блока распределения и усиления отпирающих импульсов, блока цифроаналогового преобразования, блока аналого-цифрового преобразования и блока коммутатора аналоговых сигналов, два импульсных и аналоговый выходы которого подсоединены соответственно к первому и второму импульсным и аналоговому входам блока аналого-цифрового преобразования, информационный и импульсный выходы которого подсоединены соответственно к 16-битному информационному и третьему импульсному входам блока контроллера, третий и четвертый импульсные выходы которого подсоединены соответственно к второму и дополнительному третьему импульсным выходам блока сопряжения, пятый импульсный выход блока контроллера подключен к третьему входу управления блока коммутации аналоговых сигналов и третьему управляющему входу блока аналого-цифрового преобразования. При этом блок синхронизации с сетью связан импульсным выходом с первым импульсным входом блока контроллера, информационным выходом и управляющим входом с соответствующими информационным входом и импульсным выходом блока ввода дискретных сигналов, блок формирования заданий и коэффициентов своими информационными выходами и соответствующими импульсными входами связан с блоком ввода дискретных сигналов, блок коммутации аналоговых сигналов первым и вторым входами связан с выходами согласующих преобразователей токового сигнала и сигнала напряжения дуги, выход блока цифроаналогового преобразования связан с управляющим входом электропривода перемещения горелки сварочной установки, информационный выход блока распределения и усиления отпирающих импульсов связан с источником питания дуги сварочной установки.

Предложенное устройство отличается тем, что сварочная установка снабжена механизмом и электроприводом подачи присадочной проволоки с управляющим входом, источником подогрева присадочной проволоки с управляющим входом, силовыми входами и двумя силовыми выходными клеммами, вторым шунтом и вторым согласующим преобразователем токового сигнала, вторым согласующим преобразователем сигнала напряжения, блок коммутации аналоговых сигналов снабжен дополнительно третьим и четвертым аналоговыми входами, а блок цифроаналогового преобразования вторым и третьим аналоговыми выходами, причем силовые входы источника подогрева подсоединены к питающей промышленной сети, первая силовая выходная клемма подсоединена к изделию, а вторая через второй шунт к токосъемнику сварочной установки, измерительный выход второго шунта подключен к входу второго согласующего преобразователя токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу блока коммутации аналоговых сигналов, второй выход блока цифроаналогового преобразования подсоединен к входу задания частоты вращения электропривода подачи присадочной проволоки, третий выход блока цифроаналогового преобразования подключен к управляющему входу источника подогрева присадочной проволоки, входы второго согласующего преобразователя сигнала напряжения подсоединены к изделию и токосъемнику, а выход к четвертому входу блока коммутации аналоговых сигналов.

В результате проведенных патентных исследований не обнаружено применения существенных признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого устройства, предлагаемым образом, и потому предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема сварочной установки с устройством автоматического управления на основе управляющей микроЭВМ; на фиг. 2 - функциональная схема блока сопряжения управляющей микроЭВМ с блоками сварочной установки; на фиг. 3 схема процесса дуговой сварки на интервале импульса тока дуги; на фиг. 4 схема процесса дуговой сварки на интервале паузы тока дуги; на фиг. 5 графики вольт-амперных характеристик дуги неплавящегося электрода для различных значений дугового промежутка; на фиг. 6 временные диаграммы циклов изменения тока неплавящегося электрода и сигналов управления электроприводом и током присадочной проволоки; на фиг. 7 структурная схема источника подогрева присадочной проволоки; на фиг. 8 функциональная схема блока цифроаналогового преобразования; на фиг. 9 блок-схема алгоритмов основной части управляющей программы микроЭВМ и подпрограмм обслуживания прерываний.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 сварочная установка; 2 - управляющая микроЭВМ; 3 микропроцессор; 4 блок памяти (ОЗУ и ПЗУ); 5 - блок управления устройствами ввода-вывода; 6 параллельный интерфейс; 7 - блок синхронизации с сетью; 8 блок формирования заданий и коэффициентов; 9 - блок сопряжения управляющей микроЭВМ со сварочной установкой; 10 блок гальванического разделения; 11 блок контроллера; 12 блок таймеров; 13 - блок распределения и усиления отпирающих импульсов; 14 блок ввода дискретных сигналов; 15 блок цифроаналогового преобразования; 16 блок коммутации аналоговых сигналов; 17 блок аналого-цифрового преобразования; 18 механизм перемещения головки с электродом; 19 электродвигатель; 20 усилитель мощности; 21 изделие из свариваемых деталей; 22 источник сварочного тока; 23 шунт датчика тока неплавящегося электрода; 24, 25 согласующие преобразователи аналоговых токового сигнала и напряжения дуги; 26 - позиционный электропривод перемещения сварочной головки; 27 вход прерывания микрокомпьютера по сигналам таймеров; 28 импульсный выход блока таймеров; 29 16-битный информационный вход параллельного интерфейса; 30 первый 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 31 второй 8-битный информационный выход параллельного интерфейса; 32 управляющий выход импульсного сигнала "ввод данных" параллельного интерфейса; 33 -управляющий выход импульсного сигнала "вывод данных" параллельного интерфейса; 34 вход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) параллельного интерфейса; 35 - вход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) параллельного интерфейса; 36 первый информационный выход блока сопряжения; 37 первый информационный вход блока сопряжения (вход младших разрядов ВД00.ВД07); 38 второй информационный вход блока сопряжения (вход старших разрядов ВДОВ.ВД15); 39 - управляющий вход импульсного сигнала "ВВОД ДАННЫХ" блока сопряжения; 40 - управляющий вход импульсного сигнала "вывод данных" блока сопряжения; 41 - импульсный выход сигнала "требование А" верхнего уровня (ТРА В) блока сопряжения; 42 импульсный выход сигнала "требование Б" верхнего уровня (ТРБ В) блока сопряжения; 43.45 сетевые входы блока 7 синхронизации с сетью; 46 вход управления блока 7; 47 многобитный информационный выход блока 7; 48 - импульсный выход блока 7; 49, 50 многобитные информационные выходы блока 8 формирования заданий и коэффициентов; 51, 52 однопроводные управляющие входы блока 8; 53 триггерный регистр блока 11 контроллера; 54 вход синхронизации триггерного регистра 53; 55 инверторно-усилительный регистр; 56.58 - усилители-формирователи; 59 16-битный информационный вход блока 11; 60 - 16-битный информационный выход блока 11; 61 импульсный выход сигнала "ввод" (ВВ) и блока 11; 62 импульсный выход сигнала "вывод" (ВД) и блока 11; 63 - импульсный вход сигнала ТРА В блока 11; 64 импульсный вход сигнала ТРБ В блока 11; 65 импульсный выход сигнала ТРБМВ блока 11; 66 импульсный выход блока 12 таймеров; 67 информационный вход блока 12 таймеров; 68, 69 входы управления блока 12 таймеров; 70 многобитный информационный вход блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов; 71 кодовый выход блока 13; 72, 73 входы управления блока 14 ввода дискретных сигналов; 74 16-битный информационный выход блока 14; 75 основной 16-битный информационный вход блока 14; 76.78 сигнальные информационные входы блока 14; 79.81 однопроводные управляющие выходы блока 14; 82 многобитный информационный вход блока 15 цифроаналогового преобразования; 83 управляющий вход блока 15; 84 аналоговый выход блока 15; 85 многобитный информационный вход блока коммутации 16 аналоговых сигналов; 86.88 управляющие входы блока 16; 89, 90 импульсные выходы блока 16; 91, 92 аналоговые входы блока 16; 93 - аналоговый выход блока 16; 94 многобитный информационный выход блока 17 аналого-цифрового преобразования; 95 импульсный выход блока 17; 96.98 - управляющие входы блока 17; 99 аналоговый вход блока 17; 100 сварочная головка; 101 неплавящийся электрод; 102 присадочная проволока; 103 - подающие ролики; 104 механизм подачи присадочной проволоки; 105 катушка с присадочной проволокой; 106, 107 силовые клеммы сварочного источника 22; 108 держатель электрода; 109 токосъемник; 110 изолирующая трубка; 111 - сопло; 112 основная дуга; 113 сварочная ванна; 114 активное пятно дуги; 115 электродвигатель; 116 усилитель мощности; 117 электропривод подачи присадочной проволоки; 118 источник подогрева присадочной проволоки; 119, 120 силовые клеммы источника подогрева 118; 121, 122 второй и третий выходы блока ЦАП 15; 123 шунт для измерений тока присадочной проволоки; 124 согласующий преобразователь токового сигнала присадочной проволоки; 125 - согласующий преобразователь сигнала напряжения; 126, 127 третий и четвертый входы блока 16; 128, 129 датчики тока неплавящегося электрода и присадочной проволоки соответственно; 130 элемент сравнения источника 118; 131 - динамический регулятор источника 118; 132 управляемый полупроводниковый выпрямитель источника 118; 133 датчик тока источника 118; 134 шунт источника 118; 135 согласующий преобразователь токового сигнала источника 118; 136.138 триггерные регистры блока 15; 139 141 входы синхронизации триггерных регистров. 142, 144 цифроаналоговые преобразователи; 145 дешифратор адреса; 146.149 операционные усилители; 150.154 резисторы; На фиг. 3 6 обозначено: i_нэ, U_нэ ток и напряжение дуги неплавящегося электрода соответственно; i_п, U_п ток и напряжение подогрева присадочной проволоки соответственно; l_днэ длина дугового промежутка неплавящегося электрода; l_АВ участок подогреваемой проволоки, находящийся в твердом состоянии; l_BC участок подогреваемой проволоки, находящийся в жидком состоянии; l_CD участок подогреваемой проволоки, находящийся в состоянии плазмы; U_c импульсы напряжения синхронизации на импульсном выходе 48 блока 7; i_нэ график изменения тока неплавящегося электрода в пульсирующем режиме; х_нэ - график изменения управляющего воздействия электропривода перемещения головки; х_п график изменения управляющего воздействия источника подогрева присадочной проволоки; k номер такта управления; j номер цикла управления; Т_ф, Т_в, Т_c, T_п, Т_ц временные интервалы соответственно фронта, вершины, спада, паузы и цикла импульса тока дуги неплавящегося электрода.

Микрокомпьютерное устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов содержит в своем составе сварочную установку 1, управляющую микроЭВМ 2, (микрокомпьютер), включающую в себя микропроцессор 3, блок памяти 4, блок 5 управления устройствами ввода и вывода информации и параллельный интерфейс 6, блок 7 синхронизации с сетью, блок 8 формирования заданий и коэффициентов и блок 9 сопряжения микрокомпьютера 2 с объектом управления. Блок 9 сопряжения содержит в своем составе блок 10 гальванического разделения, блок 11 контроллера, блок 12 таймеров, блок 13 вывода дискретных сигналов, блок 14 ввода дискретных сигналов, блок 15 цифроаналогового преобразования, блок 16 коммутации аналоговых сигналов и блок 17 аналого-цифрового преобразования.

Сварочная установка 1, представляющая собой объект управления для микрокомпьютера, содержит в своем составе механизм 18 перемещения сварочной головки с неплавящимся электродом, электродвигатель 19, усилитель мощности 20, детали свариваемого изделия 21, источник 22 тока неплавящегося электрода, шунт 23, согласующий преобразователь 24 токового сигнала и согласующий преобразователь 25 сигнала напряжения дуги. Совокупность механизма 18 перемещения, электродвигателя 19 и усилителя мощности 20 представляет собой позиционный электропривод 26 перемещения сварочной горелки. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания величины перемещения, являющийся входом усилителя мощности 20, по которому на электропривод подается управляющий аналоговый сигнал напряжения.

Блок 9 сопряжения (фиг. 2) своим первым импульсным выходом 28, являющимся выходом блока 12 таймеров соединен с первым входом 27 прерывания управляющей микроЭВМ 2, являющимся входом прерывания по таймеру микропроцессора 3.

Микрокомпьютер 2 (управляющая микроЭВМ) имеет 16-битный информационный вход 29, совпадающий с информационным входом параллельного интерфейса 6, первый 8-битный информационный выход 30 и второй 8-битный информационный выход 31, совпадающие с соответствующими выходами параллельного интерфейса 6, управляющие выходы 32 и 33 импульсных сигналов соответственно "ввод данных" и "вывод данных", которые являются соответственно первым и вторым импульсными выходами параллельного интерфейса, импульсные входы 34 и 35 сигналов соответственно "требования А" верхнего уровня (ТРА В) и требование Б" верхнего уровня (ТРБ В), которые одновременно являются такими же функциональными входами параллельного интерфейса. Входы 34 и 35 являются соответственно вторым и третьим импульсными входами прерывания управляющей микроЭВМ.

Блок 9 сопряжения своим вторым импульсным выходом 41, связанным с импульсным выходом 48 блока 7 синхронизации с промышленной сетью 380/220 B, соединен с импульсным входом 34 "требование А" параллельного интерфейса 6, являющимся вторым входом 34 прерывания управляющей микроЭВМ 2, связанной своими первым и вторым информационными выходами 30 и 31, первым и вторым управляющими импульсными выходами 32 и 33 и первым информационным входом 29 с первым и вторым информационными входами 37 и 38, первым и вторым управляющими импульсными входами 39, 40 и первым информационным выходом 36 блока 9 сопряжения.

Третий импульсный вход 63, третий информационный вход 76 и третий импульсный выход 79 блока 9 сопряжения подключены соответственно к импульсному выходу 48, информационному выходу 47 и входу 46 управления блока 7 синхронизации устройства с промышленной сетью. Четвертый и пятый информационные входы 77 и 78, четвертый и пятый импульсные выходы 80, 81 блока 9 сопряжения подсоединены соответственно к первому и второму информационным выходам 49, 50, первому и второму импульсным входам 51 и 52 блока 8 формирования заданий и коэффициентов.

Блок 13 распределения и усиления отпирающих импульсов имеет один информационный вход 70 и один информационный выход 71.

Блок 15 цифроаналогового преобразования имеет один многобитный информационный вход 82, один импульсный управляющий вход 83 и три аналоговых выхода 84, 121, 122.

Блок 16 коммутации аналоговых сигналов имеет четыре аналоговых входа 91, 92, 126, 127, три управляющих входа сигналов "Ввод" 88, "Вывод" 87 и ТРБМВ 86, один многобитный информационный вход 85, два импульсных выхода СБР 89 и РПН 90 и один аналоговый выход 93.

Блок 17 аналого-цифрового преобразования имеет один аналоговый вход 99, три импульсных управляющих входа для сигналов СБР 97, РПН 98 и ТРБМВ 96, один импульсный выход сигнала ТРБ В 95 и один многобитный информационный выход 94.

Блок 19 сопряжения управляющего микрокомпьютера 2 со сварочной установкой имеет шестой импульсный выход 42, который подключен к входу 35 "требование Б" параллельного интерфейса 6.

Выход преобразователей токового сигнала 24 и сигнала напряжения 25 дуги подсоединены соответственно к первому и второму аналоговым входам 91 и 92 коммутатора 16 аналоговых сигналов, являющимися соответственно первым и вторым аналоговыми входами блока 9 сопряжения. Аналоговый выход 84 блока 9 сопряжения, соединенный с аналоговым выходом 84 блока 15 цифроаналогового преобразования, подключен к аналоговому входу усилителя 20 мощности электропривода 26 перемещения сварочной головки 100. Второй информационный кодовый выход 71 блока 9 сопряжения, который представляет собой кодовый выход 71 блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов, подключен к входам управления отпиранием полупроводниковых вентилей (тиристоров) источника питания 22.

Блок контроллера 11 содержит в своем составе триггерный регистр 53 с входом синхронизации 54 для хранения системного адреса того блока из состава блока 9 сопряжения, к которому процессор микроЭВМ 2 производит обращение, инверторно-усилительный регистр 55 для улучшения фронтов при передаче выводимого из микроЭВМ информационного слова, усилители-формирователи 56, 57 и 58 сигналов "ввод", "вывод" и ТРБМВ соответственно. Шины 36 информации, вводимой в микроЭВМ, связаны через блок 10 гальванического разделения и блок 11 контроллера непосредственно с магистральными шинами 59 ввода данных блока 9 сопряжения. Выходные информационные шины 31 параллельного интерфейса, содержащие старшие 8 бит, через вход 38 блока сопряжения подключены через блок 10 гальванического разделения к информационному входу 8-битного триггерного регистра 53, вход синхронизации 54 (вход "запись") которого соединен с выходным усилителя-формирователя 56. 8-битный выход триггерного регистра 53 и выходные шины 30 младших восьми бит информации, выводимой через параллельный интерфейс 6, через блок 10 гальванического разделения, подключены через 16-битный инверторно-усилительный регистр 55 к магистральным шинам 60 вывода данных. Шина подтверждения ввода 32 и шина подтверждения вывода 33 подключены через блок 10 гальванического разделения и усилители-формирователи 56 и 57 к магистральным шинам управления "ввода" 61 и "вывод" 62 соответственно.

Блок 11 контроллера снабжен формирователем 58 импульсного сигнала ТРБМВ, импульсным входом 64 и двумя импульсными выходами 42 и 65. При этом первый 37 и второй 38 информационные, первый 39 и второй 40 управляющие входы блока 9 сопряжения соединены через блок 10 гальванического разделения соответственно с входами регистра 55 младших разрядов и входами регистра 53 старших разрядов, с первым и вторым управляющими входами формирователей 56, 57 блока 11 контроллера. Первый информационный выход блока 11 контроллера подсоединен через блок 10 гальванического разделения к первому информационному выходу 36 блока 9 сопряжения, второй информационный выход 60 первый и второй импульсные управляющие выходы 61, 62 блока 11 контроллера подключены соответственно к информационным входам, первому и второму управляющим входам блока 12 таймеров 67, 68, 69, блока 14 ввода дискретных сигналов 75, 72, 73, блока 13 распределения и усиления отпирающих импульсов 70, блока 15 цифроаналогового преобразования 82, 83, и коммутатора 16 аналоговых сигналов 85, 87, 88. Импульсные выходы сигналов СБР 89, РПН 90 блока 16 коммутации аналоговых сигналов и аналоговый выход 93 последнего подсоединены соответственно к первому и второму импульсным входам СБР 97 и РПН 98 и аналоговому входу 99 блока 17 аналого-цифрового преобразования. Информационный и импульсный выходы 94 и 95 блока 17 аналого-цифрового преобразования подсоединены соответственно к второму информационному 59 и второму импульсному 64 входам блока 11 контроллера. Импульсный выход блока 11 контроллера, соединенный с дополнительным входом 64, подсоединен через блок 10 гальванического разделения к второму дополнительному выходу 42 блока сопряжения. Вход 64 через формирователь 58 соединен с выходом 65 сигнала ТРБМВ, который подключен к третьему входу 86 управления блока 16 коммутатора аналоговых сигналов и третьему управляющему входу 96 блока 17 аналого-цифрового преобразования.

Блок 14 ввода дискретных пассивных сигналов служит для ввода в микропроцессорный вычислительный блок 2 дискретной информации в параллельном двоичном коде от различных дискретных устройств и имеет в общем случае несколько каналов ввода, задаваемых их адресами.

Сварочная установка 1 содержит в своем составе также сварочную головку 100, перемещающуюся относительно свариваемого изделия 21, на которой укреплен неплавящийся электрод 101, параллельно которому движется присадочная проволока 102. Присадочная проволока 102 сматывается с помощью подающих роликов 103 механизма 104 подачи присадочной проволоки с катушки 105. Входные силовые клеммы сварочного источника 22 подсоединены к цеховой трехфазной питающей сети (фиг. 1). Первая выходная клемма 107 источника 22 питания основной дуги 112 подсоединена через шунт 20 к свариваемому изделию 18, вторая выходная клемма 106 подсоединена к неплавящемуся электроду 101. На сварочной головке 100 смонтированы электродержатель 108, токосъемник 109, изолирующая трубка 110, сопло 111, через которое в зону сварки подается инертный газ. В процессе сварки между неплавящимся электродом 101 и свариваемым изделием 22 непрерывно горит основная дуга 112, под воздействием которой на изделии образуется сварочная ванна 113. Ток неплавящегося электрода 101 замыкается на свариваемое изделие 22 через столб дуги 112 и активное пятно 114 дуги, располагающееся на сварочной ванне 113.

Совокупность механизма 104 подачи присадочной проволоки с подающими роликами 103, электродвигателя 115 и усилителя 116 мощности представляет собой регулируемый по скорости электропривод 117 подачи присадочной проволоки, обеспечивающий регулирование скорости ее подачи в сварочную ванну 113 по определенному закону. Этот электропривод имеет аналоговый вход задания скорости электродвигателя и подачи присадочной проволоки, являющийся аналоговым входом усилителя 116 мощности, через который на последний подается управляющий сигнал напряжения. Второй выход 121 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания скорости электропривода 117.

Источник 118 подогрева присадочной проволоки может иметь различные структуру и характеристики. В рассматриваемом устройстве в качестве примера выбран управляемый входным аналоговым сигналом стабилизатор постоянного или пульсирующего тока (фиг. 7). Силовые входы источника 118 подключены к цеховой трехфазной питающей сети, выходная силовая клемма 120 подсоединена к изделию 21, выходная силовая клемма 119 через силовые клеммы шунта 123 к токосъемнику 109, измерительные клеммы шунта 123 подключены к входам согласующего преобразователя 124 токового сигнала, выход которого подсоединен к третьему входу 126 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Третий выход 122 блока 15 цифроаналогового преобразования подключен к аналоговому входу задания величины тока подогрева присадочной проволоки источника 118. Входы второго согласующего преобразователя 125 сигнала напряжения подсоединены к изделию 21 и токосъемнику 109, а выход к четвертому входу 127 блока 16 коммутации аналоговых сигналов. Шунт 123 и согласующий преобразователь 124 токового сигнала образуют датчик 129 тока присадочной проволоки.

Источник 118, представляющий собой управляемый аналоговым сигналом стабилизатор постоянного тока с круто падающей (штыковой) внешней характеристикой, содержит в своем составе следующие основные элементы (фиг. 7): элемент 130 сравнения, первый вход которого соединен с аналоговым входом источника 118 и является управляющим входом задания величины выходного тока последнего, динамический регулятор 131, управляемый выпрямитель 132, выполненный, например, в виде трехфазного моста Ларионова, с управляемым вентилем-тиристором в каждом из шести плеч и датчик 133 тока источника 118, содержащий, например, последовательно соединенный шунт 134 источника 118 и согласующий преобразователь 135 токового сигнала источника 118. Выход элемента 130 сравнения через динамический регулятор 131 связан с входом управляемого выпрямителя 132. В цепь выходной силовой клеммы 120 своими силовыми клеммами включен шунт 134 датчика 133 выходного тока источника 118. Две измерительные клеммы шунта 134 подсоединены к двум входам согласующего преобразователя 135, выход которого подключен к второму входу элемента 130 сравнения, образуя внутреннюю цепь отрицательной обратной связи по выходному току источника 118. Примером описанного источника может служить выпрямитель сварочный управляемый типа ВСВУ-400, серийно выпускаемый РПО "Электромеханика" в г. Ржеве.

Согласующие преобразователи 24, 25, 125, 124, 135, выполняют функции гальванического разделения, усиления и нормализации измеренных токовых сигналов и сигналов напряжения.

Блок 15 цифроаналогового преобразования (фиг. 8) выполнен многоканальным и содержит триггерные регистры 136.138 с входами 139.141 синхронизации, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 142.144, дешифратор 145 адреса, операционные усилители 146-149 резисторы 150.154.

Каждый из триггерных регистров 136.138, например 136, содержит определенное число (например, 10) ДС-триггеров с управлением по фронту, каждый из которых имеет информационный и синхронизирующий входы. Синхронизирующие входы всех триггеров любого регистра объединены, образуют его общий синхронизирующий вход 139 и управляются от одного сигнала. Информационные входы с первого по девятый триггеров регистра 136 подключены к соответствующей с первой по девятую магистральным шинам вывода данных ВД00-ВД08 блока 9 сопряжения. Десятая магистральная шина вывода данных ВДО9 через инвертор, входящий в состав регистра 136, связана с информационным входом десятого, знакового, триггера упомянутого регистра. В результате такого включения подаваемый на десятый триггер информационный сигнал инвертируется, что необходимо для получения двухполярного сигнала на выходе ЦАП.

Дешифратор 145 адреса имеет многобитный информационный вход 82 и вход 83 управления, выполнен на базе микросхемы дешифратора на 16 направлений типа К155ИДЗ и содержит узел задания адреса, двухвходовый логический элемент совпадения, логические инверторы (для упрощения на фиг. 8 не показаны). Информационный, например 6-битный, вход дешифратора 145 адреса подключен к соответствующим с одиннадцатой по шестнадцатую шинам вывода данных ВД10.ВД15. Вход 83 управления дешифратора 145 подключен к магистральной шине управления "вывод". Выходы дешифратора 145 подсоединены к соответствующим входам 139. 141 синхронизации триггерных регистров 136.138. Путем перестановки проводников-перемычек в узле задания адресов дешифратора можно зарезервировать за блоком 15 определенный набор 6-битных двоичных адресов по числу каналов в старшей части 16-битного слова данных, выводимого из процессора ЭВМ по шинам 60-82. Формат выводимого слова для блока 15 цифроаналогового преобразования приведен в таблице.

Выходы триггерных регистров 136, 137, 138 подсоединены к информационным входам соответствующих цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144. Последние служат для преобразования 10-битного цифрового двоичного позиционного кода со знаком в аналоговые сигналы напряжения и выполнены на базе микросхем К572ПА1. Знаковым является старший бит кода данных. Аналоговые выходы цифроаналоговых преобразователей 142, 143, 144 подключены к инвертирующим входам выходных операционных усилителей 146, 147, 148 соответственно, выходы которых соединены с выводами резисторов обратной связи соответствующих микросхем ЦАП 142, 143, 144.

Работает устройство следующим образом.

Режим сварки обычно задается циклограммой. Количество программируемых участков циклограммы зависит от числа управляемых параметров режима и определяется в основном объемом запоминающего устройства (ОЗУ) управляющей микроЭВМ 2. Программа диалога с оператором-сварщиком и управления процессом сварки хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) блока 4 памяти. После включения электропитания микропроцессор 3 управляющей ЭВМ 2 выдает команды через параллельный интерфейс 6 и блок сопряжения 9 на коммутацию соответствующих цепей управления сварочной установкой 1 (в целях упрощения не показаны), установление нулевых значений величин сварочных напряжения и тока, напряжения и тока источника подогрева присадочной проволоки, скорости сварки, скоростей подачи присадочной проволоки и перемещений сварочной горелки по ее осям движения (не показаны). Затем микропроцессор 3 выдает команду на перемещение сварочной головки 100 по вертикали в ее начальное положение, величина которого (дуговой промежуток l_днэ) может либо выбираться из блока 4 памяти, либо задаваться переключателями блока 8 формирования заданий и коэффициентов. Эта команда через блоки 6, 10, 11, 15 поступает на вход блока 20 усиления мощности позиционного электропривода 26, подается напряжение на электродвигатель 19, и последний, приводя в действие механизм 18, перемещает сварочную горелку с неплавящимся электродом 101 в заданное начальное положение.

После завершения сеанса позиционирования сварочной головки оператором-сварщиком в режиме диалога с управляющей ЭВМ 2 вводятся все необходимые параметры циклограммы режима сварки. Эти параметры вводятся с клавиатуры и отображаются на дисплее через блок 5 управления устройствами ввода-вывода. В сварочной установке могут быть предусмотрены другие различные устройства сигнализации и отображения вводимой и технологической информации, которые здесь для сокращения объема заявки не рассматриваются. При этом независимо от числа программируемых участков первый участок циклограммы задает определенную последовательность подачи защитного газа, включения токов дуги i_нэ (неплавящегося электрода) и присадочной проволоки i_п. В рассматриваемом случае аргонодуговой сварки возбуждение основной дуги на первом участке может быть осуществлено безоосцилляторным способом путем подвода присадочной проволоки до касания ею изделия 21 из свариваемых деталей и последующего ее отвода на небольшое расстояние от дуги с помощью электропривода 117 подачи присадочной проволоки. На первом участке задаются длительность его во времени, величины начального (дежурного) тока неплавящегося электрода, начального тока подогрева присадочной проволоки, и расстояние электрода 101 от свариваемого изделия (длина дугового промежутка l_днэ). Аналогично задаются параметры всех остальных участков циклограммы: значения длительностей их во времени, токов электрода и присадочной проволоки, величины перемещения головки, напряжений на электроде и на токосъемнике, скоростей сварки и подачи присадочной проволоки. При этом микропроцессор 3 через блок 5 считывает введенные параметры, заносит их в ОЗУ блока 4 памяти и отображает их значения на дисплее или других средствах отображения информации, имеющихся в системе.

В последнее время при дуговой сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов на постоянном токе широко применяются режимы пульсирующего постоянного тока. При задании такого режима в процессе диалога с управляющей ЭВМ оператор-сварщик вводит для выбранных участков циклограммы сварки задаваемые значения режима пульсирующих постоянных токов (см. фиг. 6): длительность цикла Т_ц, длительность фронта нарастания тока неплавящегося электрода Т_ф, длительность вершины импульса тока электрода Т_в, длительность спада T_c, длительность паузы Т_п, а также величины дежурного тока электрода I_нэ1 и тока присадочной проволоки I_п1 на интервале паузы тока электрода, и величины токов электрода I_нэ2 и присадочной проволоки I_п2 для интервала импульса тока электрода, а также значение скорости V_п подачи присадочной проволоки. Эти параметры, заданные для каждого из участ