摘要：针对自动送丝手工TIG焊接设备，利用上位机设计、开发了一套控制系统，实现了对焊接电源和送丝机所有功能的控制，并对其软硬件系统进行了调试。结果表明，控制系统精度高，可实现焊接电源外特性的精确控制；同时控制系统人机界面友好，操作简便。
关键词：TIG 自动送丝 控制系统
全数字化控制技术大大提高焊机的控制精度、焊机产品的一致性和可靠性，同时也大大简化了控制技术的升级。目前，全数字化控制的焊机，已经成为进口焊机的主流，同时进口数字化焊机大多具有程序化引弧、精确控制电弧、专家系统、一机多功能、焊接数据接口和评价系统等功能。本文对成的成套的数字化自动送丝手工TIG焊接设备控制系统进行研究，采用基于触摸屏的控制系统，对人机界面进行重新设计，提高控制系统的人机性，提高设备质量。[1]
1.控制系统分析、设计
1.1.控制对象分析
成套的数字化自动送丝手工TIG焊接设备包含有焊接电源、送丝机、焊枪等基本机构构成，本控制系统控制对象主要包含焊接电源和送丝机，通过控制系统实现对焊接电源和送丝机参数的设定和调整，同时，实现对焊枪上开关信号的处理，实现焊枪上起弧和送丝速度调整等功能。
其中焊接电源和送丝机均采用本公司设计、开发的产品，焊接电源部分包含焊接主电源和热丝电源，同时焊接电源和送丝机均开放数字化通讯接口。
1.2.控制系统总体设计
采用触摸屏作为焊接电源的操作界面（人机界面），实现设备参数的查看和调节。同时，触摸屏作为设备控制系统的上位机（主机），焊接电源和送丝机则作为下位机（从机），触摸屏（主机）通过通讯对送丝机和焊接电源（从机）发送操作指令，而焊接电源和送丝机则相应触摸屏（上位机）所发送的指令，从而实现触摸屏对焊接电源和振动送丝机的功能控制。控制系统结构框图如图1所示。
本次人机界面选用中达电通的DOP-B07系列触摸屏，其屏幕尺寸大小为7寸，设备配备有RS-232、RS-422/485通讯接口；同时，设备配备USB主机可以连接各种周边机器，可使用USB存储器、USB鼠标及USB键盘等设备，可以提升便利性；功能方面支持配方功能、报警功能、操作日志及操作员认证等多种功能。[2]
2.控制系统实现
焊接电源和送丝机均具备RS-485总线接口，并支持标准的Modbus-RTU协议。触摸屏可利用RS-485通讯接口通过Modbus-RTU协议分别与焊接电源和送丝机进行通讯，从而实现和焊接电源和送丝机的数据交换，同时通过触摸屏还可实现对焊接电源和送丝机数据的处理、转换。由于本文所述送丝机面板具备液晶显示屏，同时需显示焊接电源相关参数，通过触摸屏的转换即可实现送丝机对焊接电源参数的显示。
触摸屏（上位机）和焊接电源间的通讯参数为：波特率为57600Kbs，数据格式为10-8-N-1（从机站号为10，数据长度8位，无校验，停止位1位）；触摸屏和送丝机间的通讯参数为：波特率为57600Kbs，数据格式为1-8-N-1（从机站号为1，数据长度8位，无校验，停止位1位）。
图1 控制系统结构框图
3.控制系统人机界面设计
根据焊接设备的使用场景和焊接工艺要求，触摸屏需实现对焊接参数的设定、对焊接设备状态的监视等，因此对触摸屏的界面进行设计，触摸屏主要工作界面包含：运行模式选择（包含直流氩弧、脉冲氩弧以及焊条电弧焊等的选择和切换）、运行状态监控、焊接参数设定、专家参数调用等。
在控制系统在，人将控制信息通过触摸屏的输入装置传递给焊接电源和送丝机，焊机电源和送丝机则将反馈信息传递至触摸屏进行显示，将信息传递给人，达到人与设备之间的信息交流，从而实现人堆设备的操作、控制。部分触摸屏操作界面如图2所示。
图2 部分触摸屏操作界面
4.结论
通过对自动送丝手工TIG焊接设备集成控制系统设计，对焊接设备采用触摸屏进行人机交互，在触摸屏上实现对焊接参数的预设、调整，并对设备进行了调试、试用，综合分析得出以下结论：
（1）触摸屏控制程序指令执行效率高，可以很方便的实现其他外特性的输出，以满足不同焊接工艺需要，充分体现了数字化控制的灵活性和优越性；
（2）人机界面友好，操作简便，降低了设备操作的学习难度，操作的可靠性增强；
（3）人机交互更加高效准确，降低了出错率。
参考文献：
[1] 李晓娜,刘宝顺,刘瑞昌.基于PLC和触摸屏技术的制袋设备控制系统及界面设计[J].包装工程，2014（5）：50-53
[2] 中达电通股份有限公司.DVP-B 人机界面使用手册[k].上海：中达电通股份有限公司,2011.
论文作者:张钊,李根,尹邦松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：触摸屏论文; 电源论文; 控制系统论文; 设备论文; 参数论文; 人机界面论文; 焊接设备论文; 《基层建设》2018年第1期论文;