摘 要:介紹一種高精度、抗干擾能力強的大功率電容儲能焊機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)的硬件及軟件結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)考核表明，系統(tǒng)能在實際生產(chǎn)的大電流、強磁場的環(huán)境下，長期穩(wěn)定可靠地工作。
關(guān)鍵詞：大功率儲能焊機(jī)；微機(jī)控制；抗干擾
大功率電容儲能焊機(jī)與同樣功率的單相交流阻焊機(jī)相比，從電網(wǎng)取用瞬時功率低，各相負(fù)載均衡、功率因素高，且可向焊接區(qū)提供集中能量，能得到表面質(zhì)量好、變 形小的焊件。因此，這類焊機(jī)在電力供應(yīng)緊張、又需實現(xiàn)導(dǎo)熱性能較好的大厚度有色金屬、合金材料以及一般工頻交流電阻焊機(jī)難以解決的特殊構(gòu)件的焊接場合，得 到愈來愈多的應(yīng)用。但大功率電容儲能焊機(jī)的儲能充電時間通常需幾秒鐘，充電電流一般有數(shù)十安培，焊接峰值電流高達(dá)數(shù)十萬安培。這樣，要實現(xiàn)焊機(jī)能量和過程 的精確控制、保證其工作穩(wěn)定性，無疑對計算機(jī)控制系統(tǒng)提出了極高的要求。
單片計算機(jī)控制技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，已成為阻焊機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展的主流。本文研究以MCS—51單片機(jī)為控制核心，采取多種軟硬件抗干擾措施的大功率電容儲能焊機(jī)控制系統(tǒng)。
圖1為簡化的焊接能量控制原理示意圖。三相交流電源經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，向電容器組C充電，電容器組儲存的能量為：
Ｗ＝１／２ＣＵ２Ｃ （１）
式中：Ｗ—儲存的電能量(J)
C—電容器組容量(F)
ＵＣ—義電電壓(V)
焊接時，儲存在電容器組中的能量經(jīng)焊接變壓器的初級繞組放電，焊接變壓器的次級繞組即感應(yīng)出一峰值大、時間短的脈沖電流，對焊件進(jìn)行加熱焊接。
整流電路采用三相全波半控電路，電微機(jī)控制系統(tǒng)以無相序觸發(fā)方式按設(shè)定的充電電壓給電容器組充電，既省去了同步電路又能保證可控硅觸發(fā)的穩(wěn)定可靠；放電可控硅的觸發(fā)時刻則由軟件時序控制。
２ 微機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
２．１ 硬件結(jié)構(gòu)
微機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成框圖如圖2所示。由單片機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出電路、線性隔離電路、測ＵＣ電路、測Im電路、顯示電路以及保護(hù)電路等組成。
單片機(jī)CPU、RAM、EPROM、A/D轉(zhuǎn)換器、及接口芯片等構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)。RAM、EPROM放置實時數(shù)據(jù)和程序，A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。
輸入電路主要完成輸入開關(guān)信號的整形并與單片機(jī)系統(tǒng)隔離；輸出電路則將單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的充放電可控硅的觸發(fā)信號以及氣閥加壓信號等它們的驅(qū)動電路隔離。
測ＵＣ電路原理框圖如圖3所示。來自取樣電路的充電電壓取樣信號，首先經(jīng)高線性度的隔離電路將主要路地與計算機(jī)的模擬地分開后，才送到測ＵＣ電路，并再經(jīng)一級隔離抗擾和一級比例放大、反相器使信號滿足A/D轉(zhuǎn)換器要求。限幅的是防止信號超過A/D轉(zhuǎn)換器的最大允許值。
測Im電路原理與測ＵＣ電路類似，只是其取樣信號的隔離采用電流互感器而已。
保護(hù)電路的取樣信號同樣來自充電電壓的取樣電路，此信號與一基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)充電電壓達(dá)到規(guī)定的極限電壓時，保護(hù)電路立即動作實現(xiàn)保護(hù)功能。
２．２ 系統(tǒng)軟件
控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)。初始化模塊完成中斷、接口芯片及專用寄存器等的初始化工作；參數(shù)處理模塊完成設(shè)定的充電電壓、頂鍛 時間等焊接參數(shù)的預(yù)處理工作；手動充電時進(jìn)入手動充電模塊，程序控制充電電路將充電電壓充到設(shè)定值，返回等待手動放電，這個功能對電容器的賦能訓(xùn)練十分有 用；自動充電模塊，程序則控制充電電路將充電電壓充到設(shè)定值后，自動放電；顯示模塊將檢測到的焊接電流峰值經(jīng)運算和數(shù)制轉(zhuǎn)換后，以十進(jìn)制方式顯示出來。
３ 抗干擾措施
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