發(fā)布時(shí)間：2020-04-26 13:15

【摘要】：在海工船舶、核電能源、石油化工等領(lǐng)域,隨著設(shè)備主體結(jié)構(gòu)的大型化和復(fù)雜化,對(duì)厚板熱切割技術(shù)的要求不斷提高,等離子切割具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性而廣泛應(yīng)用。目前厚板等離子切割過(guò)程存在的切割質(zhì)量不佳、切割電源效率不高、切割自動(dòng)化程度較低等不足,嚴(yán)重影響厚板等離子切割設(shè)備推廣應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種基于MFC的厚板等離子切割系統(tǒng)。該系統(tǒng)由MFC控制面板、等離子切割控制柜、兩臺(tái)模塊式結(jié)構(gòu)的數(shù)字化等離子切割電源、機(jī)器人控制系統(tǒng)、厚板等離子割炬、氣路系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成;系統(tǒng)通過(guò)MFC控制面板實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,利用CAN總線通信對(duì)厚板等離子切割過(guò)程進(jìn)行協(xié)同控制,并實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電源的并聯(lián)均流以提高輸出功率,提升切割能力,改善切割質(zhì)量。論文主要工作包括:首先,闡述了課題背景,分析了厚板等離子切割方面的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出提高厚板等離子切割能力和切割質(zhì)量的關(guān)鍵在于提升等離子弧的功率密度和穩(wěn)定度。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)字化電源技術(shù)、并聯(lián)均流技術(shù)和系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù),提出了一種基于MFC的厚板等離子切割系統(tǒng)整體解決方案,通過(guò)多臺(tái)模塊式等離子切割電源的并聯(lián)均流輸出和數(shù)字化協(xié)同控制,提升系統(tǒng)切割能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。其次,根據(jù)厚板等離子切割設(shè)備的性能要求和技術(shù)指標(biāo),分別設(shè)計(jì)了等離子切割電源和等離子切割控制柜主電路,并以STM32最小系統(tǒng)為控制核心,設(shè)計(jì)了等離子切割電源系統(tǒng)的控制電路,實(shí)現(xiàn)切割電源和控制柜的數(shù)字化控制。再次,針對(duì)厚板等離子切割系統(tǒng)中多臺(tái)電源并聯(lián)均流的難題,提出了數(shù)字化均流控制策略,利用CAN總線實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電源的并聯(lián)均流;設(shè)計(jì)了基于MFC控制面板的協(xié)同控制系統(tǒng)方案,開(kāi)發(fā)了基于MFC的人機(jī)交互界面與控制程序,并利用CAN總線通信,實(shí)現(xiàn)了厚板等離子切割過(guò)程的全數(shù)字化協(xié)同控制。最后,搭建了系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和厚板切割工藝試驗(yàn)。分別開(kāi)展了單臺(tái)等離子切割電源以及兩臺(tái)電源并聯(lián)情況下的厚板等離子切割系統(tǒng)性能測(cè)試;整機(jī)效率高、動(dòng)態(tài)性能良好,系統(tǒng)的并聯(lián)均流不平衡度小于2%;研制的厚板等離子切割系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,切割過(guò)程可控,在切割30mm和40mm厚低碳鋼板時(shí)均能獲得較好的切割質(zhì)量。
【圖文】：

18的工作狀態(tài)的控制。其中的控制電路原理設(shè)計(jì)基本上是大同小異，典型的繼電器控制電路如圖2-6所示。當(dāng)STM32芯片控制引腳PC4輸出高電平時(shí)，隔離光耦的副邊不導(dǎo)通，此時(shí)Polit點(diǎn)的電壓為高電平，使開(kāi)關(guān)管M1導(dǎo)通，繼而高壓繼電器開(kāi)始導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)K閉合，高頻起弧電路開(kāi)始工作。反之，當(dāng)PC4端為低電平時(shí)，高壓繼電器不工作，高頻起弧電路也不工作。氣路系統(tǒng)的開(kāi)通關(guān)斷的原理也是如此，只是將高壓繼電器換成電磁閥，控制電磁閥的開(kāi)關(guān)來(lái)控制氣路的工作。圖2-6 高頻起弧繼電器控制電路原理圖3）按槍信號(hào)和測(cè)試信號(hào)檢測(cè)控制電路設(shè)計(jì)按槍信號(hào)和檢氣、檢水的測(cè)試信號(hào)的工作原理都是相似的

第二章 厚板等離子切割系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)19圖2-7 焊槍信號(hào)檢測(cè)電路原理圖（3）控制軟件設(shè)計(jì)1）延時(shí)防抖動(dòng)程序在程序運(yùn)行過(guò)程中對(duì)按槍信號(hào)、檢水和檢氣等開(kāi)關(guān)信號(hào)增加了延時(shí)防抖動(dòng)的程序，防止等離子切割控制柜在運(yùn)行過(guò)程中誤觸發(fā)。在保證程序快速反應(yīng)的同時(shí)，又可以減少電流尖峰等信號(hào)的干擾。2）切割流程控制程序等離子切割控制柜的切割流程如圖2-8所示，等離子切割控制柜主要是負(fù)責(zé)切割前對(duì)氣路和水冷路的測(cè)試以及切割流程開(kāi)始之后對(duì)高頻起弧電路、送氣電路、送冷卻水電路的開(kāi)關(guān)控制和發(fā)送等離子切割電源的工作信號(hào)。等離子切割控制柜的工作流程如下：1.當(dāng)沒(méi)有收到開(kāi)始切割信號(hào)時(shí)，程序會(huì)檢測(cè)是否收到檢氣開(kāi)關(guān)信號(hào)；2.如果收到檢氣開(kāi)關(guān)信號(hào)，則會(huì)打開(kāi)氣閥，并開(kāi)始送氣，直到關(guān)閉檢氣開(kāi)關(guān)信號(hào)。如果沒(méi)有收到檢氣開(kāi)關(guān)信號(hào)，則程序在任務(wù)等待循環(huán)；3.如果收到開(kāi)始切割信號(hào)時(shí)，，將會(huì)開(kāi)始提前送氣和提前水冷工作，會(huì)開(kāi)啟高頻起弧，并會(huì)向等離子切割電源發(fā)送啟動(dòng)空載輸出信息
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG483

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2641536