【摘要】：聚乙烯塑料管道(PE管道)憑借其壽命長、耐腐蝕、成本低等許多優(yōu)良特性,在建筑業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域得到了廣泛的應用。PE管道系統(tǒng)中,管道接頭的質量是影響管道系統(tǒng)壽命的最主要因素,電熔焊接是管道連接施工中最通用的技術。由于目前還沒有出現(xiàn)成熟的非破壞性PE管道電熔接頭質量檢測方法,因此,在電熔焊接過程中嚴格執(zhí)行焊接規(guī)范、減少人為因素的干擾是保證管道接頭焊接質量的關鍵。本文針對電熔焊機在管道電熔焊接應用中的不足,研究了電熔焊機的自動焊接技術,設計了一套電熔焊機智能控制系統(tǒng),從而提高焊接質量和焊接效率。論文主要工作如下：首先,研究了電熔焊機焊接技術的發(fā)展現(xiàn)狀,結合目前市面上的電熔焊機以及實際應用需求,設計了電熔焊機控制系統(tǒng)的總體方案。控制系統(tǒng)采用主從式結構,由嵌入式ARM主板和電源輸出控制板兩部分組成,嵌入式ARM主板通過連接外接設備實現(xiàn)人機交互、數(shù)據(jù)保存、信息查詢等功能,電源輸出控制板與焊機電源相連,實現(xiàn)對焊機電源輸出控制和采樣等功能。其次,根據(jù)電熔焊機控制系統(tǒng)的總體設計方案以及功能需求,設計了控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方案,以此為基礎設計了嵌入式ARM主板以及電源輸出控制板的硬件電路,制定了針對焊機電源產(chǎn)生的噪聲與紋波的抑制方法。完成了控制系統(tǒng)的嵌入式軟件設計,結合硬件電路實現(xiàn)了相應的功能。再次,研究了電熔焊機恒溫焊接的實現(xiàn)方式,提出了一種通過控制發(fā)熱電阻絲阻值從而實現(xiàn)對焊接溫度進行控制的恒溫焊接方法,確定了恒溫焊接的控制策略。通過理論推導和實驗測試的方法得出了電熔管件的數(shù)學模型,并以此為基礎進行了PID控制、模糊控制、模糊PID控制三種控制方式的仿真實驗,通過對仿真結果進行對比分析,確定了恒溫焊接模式的控制方案。最后,將整個控制系統(tǒng)應用在現(xiàn)場焊接實驗中,分別對控制系統(tǒng)的恒電壓模式、恒電流模式、恒溫模式三種焊接模式進行了管道焊接實驗,實驗結果表明,本文設計的電熔焊機控制系統(tǒng)在三種焊接模式下均具有良好的控制效果,能夠保證電熔管件接頭的質量,滿足實際應用需求。
[Abstract]:Polyethylene plastic pipe (PE) has been widely used in many fields such as construction, industry and agriculture because of its long life, corrosion resistance and low cost. The quality of pipe joint is the most important factor affecting the life of pipeline system, and electric fusion welding is the most common technology in pipeline connection construction. Because there is no mature quality testing method for non-destructive PE pipe fused joints at present, the key to ensure the welding quality is to strictly implement the welding specifications and reduce the interference of human factors in the process of electric fusion welding. In order to improve the welding quality and efficiency, this paper studies the automatic welding technology of the electric fusion welding machine and designs a set of intelligent control system for the electric fusion welding machine in order to improve the welding quality and the welding efficiency in view of the deficiency of the electric welding machine in the application of the electric fusion welding machine. The main work of this paper is as follows: firstly, the development status of the welding technology of the electric fusion welding machine is studied, and the overall scheme of the control system of the electric fusion welding machine is designed according to the current market of the electric fusion welding machine and the practical application requirements. The control system adopts master-slave structure, which is composed of embedded ARM motherboard and power output control board. Embedded ARM motherboard realizes man-machine interaction, data saving, information query and so on by connecting external equipment. The power output control board is connected with the welding machine power supply to realize the function of welding machine power output control and sampling. Secondly, according to the overall design scheme and function requirement of the control system of the electric fusion welding machine, the hardware realization scheme of the control system is designed. Based on this, the hardware circuit of the embedded ARM motherboard and the power output control board is designed. The method of restraining noise and ripple produced by welding machine power supply is established. The embedded software design of the control system is completed, and the corresponding function is realized with the hardware circuit. Thirdly, the realization mode of constant temperature welding of electric fusion welding machine is studied, and a constant temperature welding method is put forward to control the welding temperature by controlling the resistance of heating wire, and the control strategy of constant temperature welding is determined. The mathematical model of the fused pipe is obtained by theoretical derivation and experimental test, and the simulation experiments of three control modes, PID control and fuzzy PID control, are carried out. The simulation results are compared and analyzed. The control scheme of constant temperature welding mode is determined. Finally, the whole control system is applied in the field welding experiment. The pipe welding experiments are carried out on the three welding modes of constant voltage mode, constant current mode and constant temperature mode, respectively. The experimental results show that, The control system of the electric fusion welding machine designed in this paper has good control effect under three welding modes, which can guarantee the quality of the joint of the electric melting pipe fittings and meet the practical application requirements.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG432;TP273

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本文編號：2428639