電弧焊主講教師：高飛start12/7/2022電弧焊主講教師：高飛start12/5/202212

第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動調(diào)節(jié)的必要性及基本要求

1.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型控制器控制對象K執(zhí)行檢測UoUiUi12/7/20222第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)§6-1熔化極自動電22.自動調(diào)節(jié)的必要性開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)—反饋控制

控制系統(tǒng)焊接自控調(diào)節(jié)特點：

開環(huán)控制方式一般是不穩(wěn)定的，但對于一些特定情況，在系統(tǒng)內(nèi)反饋作用下也是一種穩(wěn)定系統(tǒng)

在焊接中反映焊接熔池形狀的熱源（Ia，Ua）、填充材料速度Vf和焊接速度Vw，總是受到一些外界的干擾，發(fā)生擾動，因此必須加以識別并調(diào)節(jié)，否則易使焊接過程受阻，或焊接質(zhì)量不能保證。

3第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)12/7/20222.自動調(diào)節(jié)的必要性開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)—反饋控制控34§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本要求

一、自動調(diào)節(jié)的必要性及基本要求

靜態(tài)誤差小

新穩(wěn)定工作點被調(diào)量穩(wěn)定值與初始穩(wěn)定值之差

穩(wěn)定性

是指系統(tǒng)受干擾或給定控制信號U階躍突變離開穩(wěn)定平衡狀態(tài)，而在干擾停止后能恢復(fù)到新穩(wěn)定狀態(tài)的能力

I靜外U工件介質(zhì)VF012/7/20224§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.對調(diào)節(jié)45§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.基本要求

動態(tài)品質(zhì)好動態(tài)調(diào)節(jié)過程短。P91圖4-2，4-3。Y(t)被調(diào)量y(t)-y0偏差量。超調(diào)量:衰減度:12/7/20225§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.基本56

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/20226§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/67§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/20227§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/278§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、熔化極等速送絲電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)

u=KI+b

12/7/20228§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、熔化極8

9§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（一）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性

討論：長弧條件下：

短弧條件下：

Vf↑→曲線右移

Lf↑→曲線左移12/7/20229§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（一）910§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度

1.弧長波動時的自身調(diào)節(jié)精度

12/7/202210§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）10

11§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)見圖4-4（b）當(dāng)焊槍與工件相對高度不變時，送絲速度變化，弧長L能穩(wěn)定，無靜態(tài)誤差。緩降外特性電源，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。12/7/202211§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)1112§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/202212§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/1213§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度

2.網(wǎng)路電壓波動時的自身調(diào)節(jié)誤差

12/7/202213§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速1314

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）等速送絲自身調(diào)節(jié)的靈敏度

動態(tài)品質(zhì)反映：敏感性

等速送絲的熔化極電弧焊過程中，弧長干擾能依靠焊絲熔化速度變化所產(chǎn)生的自身調(diào)節(jié)作用得以補(bǔ)償

影響因素焊絲直徑和電流密度

電源外特性

電弧長度

焊絲成分和氣體介質(zhì)

12/7/202214§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三1415§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）等速送絲熔化極電弧焊的電流、電壓調(diào)節(jié)方法

1.調(diào)節(jié)范圍

12/7/202215§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）等速1516§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)長弧時0UIvfminvfmax1UomaxUominB12/7/202216§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)長弧時1617§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)短弧時0UIvfminvfmax2112/7/202217§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)短弧時01718§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)雙旋鈕法單旋鈕法

調(diào)送絲速度（I），U按適當(dāng)比例給定2.調(diào)節(jié)方法12/7/202218§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)雙旋鈕1819

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（一）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)的工作原理

1.G-M驅(qū)動方式

優(yōu)點：短路回抽引弧，無觸點換向

12/7/202219§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、電1920

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/202220§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/22021§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.弧壓反饋晶閘管整流式驅(qū)動

特點：不可能實現(xiàn)送絲電機(jī)無觸點換向和回抽引弧

12/7/202221§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.弧壓反饋2122§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)+-+-12/7/202222§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)+-+-122223§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)器的靜特性

假定K，Ki，Ku為常數(shù)，則

βIaUaUa012/7/202223§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二2324§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)過程、精度和靈敏度

1.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)過程

12/7/202224§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓2425§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)U0O1O0II1I00U1Ul0l112/7/202225§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)U0O1O0I2526§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)過程、精度和靈敏度

2.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)精度

弧長波動時的調(diào)節(jié)精度

電網(wǎng)電壓波動時的系統(tǒng)誤差

12/7/202226§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）2627§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)焊槍高度變化l0l1O1’O0UI0影響不大12/7/202227§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)焊槍高2728§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)網(wǎng)壓波動O0’O1O0UIO陡降特性電源靜態(tài)誤差小12/7/202228§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)網(wǎng)壓波2829§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)精度

電弧電壓反饋調(diào)節(jié)靈敏度K電源外特性

電弧氣氛介質(zhì)

影響因素12/7/202229§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.電2930§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）電流與電壓調(diào)節(jié)方法

粗絲情況UcmaxUcminBAUI0DC12/7/202230§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）3031§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)細(xì)絲情況焊絲變細(xì)需要對應(yīng)調(diào)節(jié)K值U0I12/7/202231§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)細(xì)絲情3132§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、焊接電流反饋變速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)

調(diào)節(jié)原理：采樣Ia，執(zhí)行Vf→Ua穩(wěn)定

12/7/202232§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、焊接3233

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

一、應(yīng)用場合及要求

1.利用場合

2.要求送絲控制

移動電弧—小車

變位器

功率輸出要求30~200W（<2KW）--伺服電機(jī)

變速范圍1：10（1：20）

滿足上述要求一般

常用晶閘管可控整流電路和晶體管（場效應(yīng)管等到）脈寬調(diào)制電路（PWM）

12/7/202233§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、應(yīng)用場合及要求3334

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

（一）主電路常用形式

12/7/202234§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流3435

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

1.電樞電壓負(fù)反饋

（二）常用反饋環(huán)節(jié)

直接迭加式電樞電壓負(fù)反饋

電樞電壓負(fù)反饋和電樞電流正反饋電勢負(fù)反饋測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋12/7/202235§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流3536

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

M12/7/202236§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)M12/5/23637

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

M12/7/202237§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)M12/5/23738

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1.電樞電壓負(fù)反饋間接迭加式12/7/202238§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.電樞電壓負(fù)反饋間3839

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

2.電樞電壓負(fù)反饋和電樞電流正反饋

12/7/202239§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動3940

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

12/7/202240§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/20224041

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

3.電勢負(fù)反饋

它可使電動機(jī)任何轉(zhuǎn)速干擾都得以補(bǔ)償，自動調(diào)節(jié)精度相當(dāng)高。但因R5、Rim的發(fā)熱，易使上式不匹配。因此只有采用測速發(fā)電機(jī)最為理想。12/7/202241§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動4142

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

4.測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋

12/7/202242§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動4243

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（二）動態(tài)特性的改善

1.防止振蕩

2.限制起動沖擊–電流大三、晶體管驅(qū)動電路（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路模擬式晶體管驅(qū)動電路開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路12/7/202243§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）動態(tài)特性的4344

（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路

電壓負(fù)反饋與電流正反饋12/7/202244（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路電壓負(fù)反饋與電4445

（二）、開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路

圖112/7/202245（二）、開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路圖112/54546

§6-3電弧焊的程序自動控制

一、控制對象和要求

（一）、對象

弧焊電源、送絲，引弧，小車，擺動機(jī)構(gòu)，送氣閥

VwVf電源12/7/202246§6-3電弧焊的程序自動控制一、控制對象4647

§6-3電弧焊的程序自動控制

一、控制對象和要求（二）、基本要求提前送氣和滯后關(guān)氣----氣保護(hù)焊可靠地一次引燃電弧熄弧時保證填滿弧坑12/7/202247§6-3電弧焊的程序自動控制一、控制對象和4748

§6-3電弧焊的程序自動控制

I12/7/202248§6-3電弧焊的程序自動控制I12/5/24849

§6-3電弧焊的程序自動控制

圖112/7/202249§6-3電弧焊的程序自動控制圖112/5/4950

§6-3電弧焊的程序自動控制

二、程序自動控制類型和實現(xiàn)方法（一）、程序自動控制基本類型時間轉(zhuǎn)換。按時序（程序設(shè)定）計時執(zhí)行行程轉(zhuǎn)換。焊縫長度到熄?。ㄆ鸹。l件轉(zhuǎn)換。以電弧引燃或熄滅，執(zhí)行I，U等轉(zhuǎn)換（二）、程序自動控制的實現(xiàn)方法繼電器程控

無觸點程控可編程控制器程控

12/7/202250§6-3電弧焊的程序自動控制二5051

§6-3電弧焊的程序自動控制

1.繼電器程控

是通用電弧焊機(jī)的常用方法。它由開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器和電磁閥等電器元件按一定的邏輯條件組合而成。邏輯運算

或C=A+B（并聯(lián)關(guān)系）

與C=A˙B（串聯(lián)關(guān)系）

非C=A（常開、常閉關(guān)系）

特點：電路簡單，制作方便，但使用壽命及可靠性低，靈敏度小

12/7/202251§6-3電弧焊的程序自動控制1.繼電器程控5152§6-3電弧焊的程序自動控制

繼電器程控-氣閥繼電器程控-繼電器12/7/202252§6-3電弧焊的程序自動控制繼電器程控-氣閥5253

§6-3電弧焊的程序自動控制

3.可編程控制器程控2.無觸點程控利用分立元件，IC邏輯電路及晶體管、晶閘管功率開關(guān)器件等構(gòu)成的無觸點程控取代上述繼電器系統(tǒng)，提高頻度和使用壽命?！旌笍S4萬小時以單片機(jī)為中心構(gòu)筑的PLC系統(tǒng)，依靠梯形圖編程器，軟件編制實現(xiàn)上述程控功能，柔性好，適應(yīng)性強(qiáng)?！悄芎笝C(jī)、弧焊機(jī)器人12/7/202253§6-3電弧焊的程序自動控制3.可編程5354

§6-3電弧焊的程序自動控制

電容充放電式

三、電弧焊程序控制電路的基本環(huán)節(jié)電路（一）延時控制電路脈沖計數(shù)式

1.電容充放電式

并聯(lián)電容

晶體管延時電路

單結(jié)晶體管式

晶閘管式

晶體管式

555集成定時器式

延時控制電路引弧控制電路熄弧控制電路12/7/202254§6-3電弧焊的程序自動控制電容充放電式5455

§6-3電弧焊的程序自動控制

并聯(lián)電容用途：滯后關(guān)氣

特點：簡單、控制精度不高，調(diào)節(jié)不方便

吸合延時：釋放延時：12/7/202255§6-3電弧焊的程序自動控制并聯(lián)電容用途5556

§6-3電弧焊的程序自動控制

并聯(lián)電容延時電路12/7/202256§6-3電弧焊的程序自動控制并聯(lián)電容延時電路5657

§6-3電弧焊的程序自動控制

晶體管延時電路

單結(jié)晶體管式

12/7/202257§6-3電弧焊的程序自動控制晶體管延時電5758

§6-3電弧焊的程序自動控制

12/7/202258§6-3電弧焊的程序自動控制12/5/205859

§6-3電弧焊的程序自動控制

2.脈沖計數(shù)式IC脈沖計數(shù)器為延時環(huán)節(jié)提供了精度更高、調(diào)節(jié)范圍更寬廣的途徑

時間調(diào)節(jié)：

調(diào)振蕩器頻率

調(diào)分頻器

12/7/202259§6-3電弧焊的程序自動控制2.脈沖5960

§6-3電弧焊的程序自動控制

P113圖4—29B

脈沖計數(shù)式延時12/7/202260§6-3電弧焊的程序自動控制P1136061

§6-3電弧焊的程序自動控制

三、電弧焊程序控制電路的基本環(huán)節(jié)電路（二）引弧控制環(huán)節(jié)爆裂引弧

慢送絲爆裂引弧

回抽引弧

1.爆裂引弧

高頻引弧12/7/202261§6-3電弧焊的程序自動控制三、電弧焊程序控制電路的6162

§6-3電弧焊的程序自動控制

P114圖4--31

爆裂引弧-切換外特性12/7/202262§6-3電弧焊的程序自動控制P1146263

§6-3電弧焊的程序自動控制

三、電弧焊程序控制電路的基本環(huán)節(jié)電路（二）引弧控制環(huán)節(jié)2.慢送絲爆裂引弧

12/7/202263§6-3電弧焊的程序自動控制三、電弧焊程序控制6364

§6-3電弧焊的程序自動控制

P114圖4--32慢送絲爆裂引弧12/7/202264§6-3電弧焊的程序自動控制P114圖4--36465

§6-3電弧焊的程序自動控制

3.回抽引弧

P115圖4--33

按鈕法退絲進(jìn)絲12/7/202265§6-3電弧焊的程序自動控制3.回抽引弧P6566

§6-3電弧焊的程序自動控制

3.回抽引弧

電弧電壓繼電器控制法12/7/202266§6-3電弧焊的程序自動控制3.回抽引弧電弧6667

§6-3電弧焊的程序自動控制

電弧電壓繼電器控制回抽引弧電路換向需先接觸12/7/202267§6-3電弧焊的程序自動控制電弧電壓繼電器控制回6768

§6-3電弧焊的程序自動控制

3.回抽引弧

帶有電壓極性鑒別電路控制的繼電器回抽引弧12/7/202268§6-3電弧焊的程序自動控制3.回抽引弧帶6869

§6-3電弧焊的程序自動控制

帶有電壓極性鑒別電路控制的繼電器回抽引弧無需先接觸12/7/202269§6-3電弧焊的程序自動控制帶有電壓極性鑒別電6970

§6-3電弧焊的程序自動控制

4.高頻引弧P117圖4--3612/7/202270§6-3電弧焊的程序自動控制4.高頻引弧P117071

§6-3電弧焊的程序自動控制

（三）熄弧控制電路

焊絲返燒熄弧

二次按鈕法1.焊絲返燒熄滅弧

電流衰減熄弧12/7/202271§6-3電弧焊的程序自動控制（三）熄弧控制電7172

§6-3電弧焊的程序自動控制

（三）熄弧控制電路

1.焊絲返燒熄弧

延時返燒法12/7/202272§6-3電弧焊的程序自動控制（三）熄弧控制電路7273

§6-3電弧焊的程序自動控制

12/7/202273§6-3電弧焊的程序自動控制12/5/20227374

§6-3電弧焊的程序自動控制

（三）熄弧控制電路

1.焊絲返燒熄弧

電壓繼電器返燒控制法12/7/202274§6-3電弧焊的程序自動控制（三）熄弧控制電路7475

§6-3電弧焊的程序自動控制

（三）熄弧控制電路

2.電流衰減熄弧無級衰減法分級衰減法無級衰減法12/7/202275§6-3電弧焊的程序自動控制（三）熄弧控制電路7576

§6-3電弧焊的程序自動控制

12/7/202276§6-3電弧焊的程序自動控制12/5/20227677

§6-3電弧焊的程序自動控制

（三）熄弧控制電路

2.電流衰減熄弧分級衰減法12/7/202277§6-3電弧焊的程序自動控制（三）熄弧控制電路7778

§6-3電弧焊的程序自動控制

12/7/202278§6-3電弧焊的程序自動控制12/5/2027879第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)總結(jié)主要內(nèi)容弧長穩(wěn)定控制等速送絲變速送絲恒速控制反饋方式程序控制延時引弧熄弧12/7/202279第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)總結(jié)主要內(nèi)容弧長79電弧焊主講教師：高飛start12/7/2022電弧焊主講教師：高飛start12/5/20228081

第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動調(diào)節(jié)的必要性及基本要求

1.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型控制器控制對象K執(zhí)行檢測UoUiUi12/7/20222第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)§6-1熔化極自動電812.自動調(diào)節(jié)的必要性開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)—反饋控制

控制系統(tǒng)焊接自控調(diào)節(jié)特點：

開環(huán)控制方式一般是不穩(wěn)定的，但對于一些特定情況，在系統(tǒng)內(nèi)反饋作用下也是一種穩(wěn)定系統(tǒng)

在焊接中反映焊接熔池形狀的熱源（Ia，Ua）、填充材料速度Vf和焊接速度Vw，總是受到一些外界的干擾，發(fā)生擾動，因此必須加以識別并調(diào)節(jié)，否則易使焊接過程受阻，或焊接質(zhì)量不能保證。

82第六章電弧焊自動控制基礎(chǔ)12/7/20222.自動調(diào)節(jié)的必要性開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)—反饋控制控8283§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本要求

一、自動調(diào)節(jié)的必要性及基本要求

靜態(tài)誤差小

新穩(wěn)定工作點被調(diào)量穩(wěn)定值與初始穩(wěn)定值之差

穩(wěn)定性

是指系統(tǒng)受干擾或給定控制信號U階躍突變離開穩(wěn)定平衡狀態(tài)，而在干擾停止后能恢復(fù)到新穩(wěn)定狀態(tài)的能力

I靜外U工件介質(zhì)VF012/7/20224§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.對調(diào)節(jié)8384§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.基本要求

動態(tài)品質(zhì)好動態(tài)調(diào)節(jié)過程短。P91圖4-2，4-3。Y(t)被調(diào)量y(t)-y0偏差量。超調(diào)量:衰減度:12/7/20225§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.基本8485

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/20226§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/8586§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/20227§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/28687§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、熔化極等速送絲電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)

u=KI+b

12/7/20228§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、熔化極87

88§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（一）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性

討論：長弧條件下：

短弧條件下：

Vf↑→曲線右移

Lf↑→曲線左移12/7/20229§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（一）8889§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度

1.弧長波動時的自身調(diào)節(jié)精度

12/7/202210§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）89

90§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)見圖4-4（b）當(dāng)焊槍與工件相對高度不變時，送絲速度變化，弧長L能穩(wěn)定，無靜態(tài)誤差。緩降外特性電源，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。12/7/202211§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)9091§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/202212§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/9192§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速送絲自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度

2.網(wǎng)路電壓波動時的自身調(diào)節(jié)誤差

12/7/202213§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）等速9293

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）等速送絲自身調(diào)節(jié)的靈敏度

動態(tài)品質(zhì)反映：敏感性

等速送絲的熔化極電弧焊過程中，弧長干擾能依靠焊絲熔化速度變化所產(chǎn)生的自身調(diào)節(jié)作用得以補(bǔ)償

影響因素焊絲直徑和電流密度

電源外特性

電弧長度

焊絲成分和氣體介質(zhì)

12/7/202214§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三9394§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）等速送絲熔化極電弧焊的電流、電壓調(diào)節(jié)方法

1.調(diào)節(jié)范圍

12/7/202215§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）等速9495§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)長弧時0UIvfminvfmax1UomaxUominB12/7/202216§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)長弧時9596§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)短弧時0UIvfminvfmax2112/7/202217§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)短弧時09697§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)雙旋鈕法單旋鈕法

調(diào)送絲速度（I），U按適當(dāng)比例給定2.調(diào)節(jié)方法12/7/202218§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)雙旋鈕9798

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（一）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)的工作原理

1.G-M驅(qū)動方式

優(yōu)點：短路回抽引弧，無觸點換向

12/7/202219§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、電9899

§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/7/202220§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/299100§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.弧壓反饋晶閘管整流式驅(qū)動

特點：不可能實現(xiàn)送絲電機(jī)無觸點換向和回抽引弧

12/7/202221§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.弧壓反饋100101§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)+-+-12/7/202222§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)+-+-12101102§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)器的靜特性

假定K，Ki，Ku為常數(shù)，則

βIaUaUa012/7/202223§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二102103§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)過程、精度和靈敏度

1.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)過程

12/7/202224§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓103104§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)U0O1O0II1I00U1Ul0l112/7/202225§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)U0O1O0I104105§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）電弧電壓反饋變速送絲調(diào)節(jié)過程、精度和靈敏度

2.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)精度

弧長波動時的調(diào)節(jié)精度

電網(wǎng)電壓波動時的系統(tǒng)誤差

12/7/202226§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（三）105106§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)焊槍高度變化l0l1O1’O0UI0影響不大12/7/202227§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)焊槍高106107§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)網(wǎng)壓波動O0’O1O0UIO陡降特性電源靜態(tài)誤差小12/7/202228§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)網(wǎng)壓波107108§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.電弧電壓反饋調(diào)節(jié)精度

電弧電壓反饋調(diào)節(jié)靈敏度K電源外特性

電弧氣氛介質(zhì)

影響因素12/7/202229§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.電108109§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）電流與電壓調(diào)節(jié)方法

粗絲情況UcmaxUcminBAUI0DC12/7/202230§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（四）109110§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)細(xì)絲情況焊絲變細(xì)需要對應(yīng)調(diào)節(jié)K值U0I12/7/202231§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)細(xì)絲情110111§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、焊接電流反饋變速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)

調(diào)節(jié)原理：采樣Ia，執(zhí)行Vf→Ua穩(wěn)定

12/7/202232§6-1熔化極自動電弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、焊接111112

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

一、應(yīng)用場合及要求

1.利用場合

2.要求送絲控制

移動電弧—小車

變位器

功率輸出要求30~200W（<2KW）--伺服電機(jī)

變速范圍1：10（1：20）

滿足上述要求一般

常用晶閘管可控整流電路和晶體管（場效應(yīng)管等到）脈寬調(diào)制電路（PWM）

12/7/202233§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、應(yīng)用場合及要求112113

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

（一）主電路常用形式

12/7/202234§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流113114

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

1.電樞電壓負(fù)反饋

（二）常用反饋環(huán)節(jié)

直接迭加式電樞電壓負(fù)反饋

電樞電壓負(fù)反饋和電樞電流正反饋電勢負(fù)反饋測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋12/7/202235§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流114115

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

M12/7/202236§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)M12/5/2115116

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

M12/7/202237§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)M12/5/2116117

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1.電樞電壓負(fù)反饋間接迭加式12/7/202238§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.電樞電壓負(fù)反饋間117118

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

2.電樞電壓負(fù)反饋和電樞電流正反饋

12/7/202239§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動118119

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

12/7/202240§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)12/5/2022119120

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

3.電勢負(fù)反饋

它可使電動機(jī)任何轉(zhuǎn)速干擾都得以補(bǔ)償，自動調(diào)節(jié)精度相當(dāng)高。但因R5、Rim的發(fā)熱，易使上式不匹配。因此只有采用測速發(fā)電機(jī)最為理想。12/7/202241§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動120121

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、晶閘管整流驅(qū)動電路

4.測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋

12/7/202242§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、晶閘管整流驅(qū)動121122

§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（二）動態(tài)特性的改善

1.防止振蕩

2.限制起動沖擊–電流大三、晶體管驅(qū)動電路（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路模擬式晶體管驅(qū)動電路開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路12/7/202243§6-2恒速調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）動態(tài)特性的122123

（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路

電壓負(fù)反饋與電流正反饋12/7/202244（一）、模擬式晶體管驅(qū)動電路電壓負(fù)反饋與電123124

（二）、開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路

圖112/7/202245（二）、開關(guān)式晶體管驅(qū)動電路圖112/5124125

§6-3電弧焊的程序自動控制

一、控制對象和要求

（一）、對象

弧焊電源、送絲，引弧，小車，擺動機(jī)構(gòu)，送氣閥

VwVf電源12/7/202246§6-3電弧焊的程序自動控制一、控制對象125126

§6-3電弧焊的程序自動控制

一、控制對象和要求（二）、基本要求提前送氣和滯后關(guān)氣----氣保護(hù)焊可靠地一次引燃電弧熄弧時保證填滿弧坑12/7/202247§6-3電弧焊的程序自動控制一、控制對象和126127

§6-3電弧焊的程序自動控制

I12/7/202248§6-3電弧焊的程序自動控制I12/5/2127128

§6-3電弧焊的程序自動控制

圖112/7/202249§6-3電弧焊的程序自動控制圖112/5/128129

§6-3電弧焊的程序自動控制

二、程序自動控制類型和實現(xiàn)方法（一）、程序自動控制基本類型時間轉(zhuǎn)換。按時序（程序設(shè)定）計時執(zhí)行行程轉(zhuǎn)換。焊縫長度到熄?。ㄆ鸹。l件轉(zhuǎn)換。以電弧引燃或熄滅，執(zhí)行I，U等轉(zhuǎn)換（二）、程序自動控制的實現(xiàn)方法繼電器程控

無觸點程控可編程控制器程控

12/7/202250§6-3電弧焊的程序自動控制二129130

§6-3電弧焊的程序自動控制

1.繼電器程控

是通用電弧焊機(jī)的常用方法。它由開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器和電磁閥等電器元件按一定的邏輯條件組合而成。邏輯運算

或C=A+B（并聯(lián)關(guān)系）

與C=A˙B（串聯(lián)關(guān)系）

非C=A（常開、常閉關(guān)系）

特點：電路簡單，制作方便，但使用壽命及可靠性低，靈敏度小

12/7/202251§6-3電弧焊的程序自動控制1.繼電器程控130131§6-3電弧焊的程序自動控制

繼電器程控-氣閥繼電器程控-繼電器12/7/202252§6-3電弧焊的程序自動控制繼電器程控-氣閥131132

§6-3電弧焊的程序自動控制

3.可編程控制器程控2.無觸點程控利用分立元件，IC邏輯電路及晶體管、晶閘管功率開關(guān)器件等構(gòu)成的無觸點程控取代上述繼電器系統(tǒng)，提高頻度和使用壽命。—天焊廠4萬小時以單片機(jī)為中心構(gòu)筑的PLC系統(tǒng)，依靠梯形圖編程器，軟件編制實現(xiàn)上述程控功能，柔性好，適應(yīng)性強(qiáng)?！悄芎笝C(jī)、弧焊機(jī)器人12/7/202253§6-3電弧焊的程序自動控制3.可編程132133

§6-3電弧焊的程序自動控制

電容充放電式

三、電弧焊程序控制電路的基本環(huán)節(jié)電路（一）延時控制電路脈沖計數(shù)式

1.電容充放電式

并聯(lián)電容

晶體管延時電路

單結(jié)晶體管式

晶閘管式

晶體管式

555集成定時器式

延時控制電路引弧控制電路熄弧控制電路12/7/202254§6-3電弧焊的程序自動控制電容充放電式133134

§6-3電弧焊的程序自動控制

并聯(lián)電容用途：滯后關(guān)氣

特點：簡單、控制精度不高，調(diào)節(jié)不方便

吸合延時：釋放延時：12/7/202255§6-3電弧焊的程序自動控制并聯(lián)電容用途134135

§6-3電弧焊的程序自動控制

并聯(lián)電容延時電路12/7/202256§6-3電弧焊的程序自動控制并聯(lián)電容延時電路135136

§6-3電弧焊的程序自動控制

晶體管延時電路

單結(jié)晶體管式

12/7/202257§6-3電弧焊的程序自動控制晶體管延時電136137

§6-3電弧焊的程序自動控制

12/7/202258§6-3電弧焊的程序自動控制12/5/20137138

§6-3電弧焊的程序自動控制

2.脈沖計數(shù)式IC脈沖計數(shù)器為延時環(huán)節(jié)提供了精度更高、調(diào)節(jié)范圍更寬廣的途徑

時間調(diào)節(jié)：

調(diào)振蕩器頻率

調(diào)分頻器

12/7/202259§6-3電弧焊的程序自動控制2.脈沖138139

§6-3電弧焊的程序自動控制

P113圖4—29B

脈沖計數(shù)式延時12/7/202260§6-3電弧焊的程序自動控制P113139140

§6-3電弧焊的程序自動控制

三、電弧焊程序控制電路的基本環(huán)節(jié)電