基于嵌入式技木的电熔焊接枫控制系统设计 -学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

于入式技ポ的电焊疫控制系统设计
Design of Control System for Electro-fusion Welding Equipment
Based on Embedded Technology
王高杰李军
广东工业大学自动化学院,广州市510006)
Wang Gaojie Li Ji
( School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006
摘要】介绍一种基于单片机 Atmegal28,采用可控硅调压技术、传感技术、现代电子技术和模糊PID
控制技术的聚乙烯塑料管道智能化焊接系统。该系统具有自动环境温度补偿、条码扫描器自动
录入管件参数、U盘记录存诸焊接数据、管件断路自检、供电电源超玉、供电电源欠压和过流检
测測报警等功能,且具有焊接质量高、使用方便和追溯性强等特点。
关键词)电熔焊接机 Atmega128单片机模糊 PID USB存储
.bstract: The paper introduces polythene pipe intelligent electro-fusion welding equipment, which is based on
Atmega128 microcomputer, used Silicon controlled rectifier, Sensor, Modern power electronics and feedback
control technology. The system has many built-in functions, such as automatically compensating temperature of
environment, scanning barcode and key in parameters of components, record the data of coupling by U-disk, testing
the component break, super or sub rate voltage and warning the malfunction, This system has the characteristics
which are the high quality of coupling, convenient application and inquiry
Key words: Electro-fusion Welding Equipment Atmegal28 Microcomputer Fuzzy PID USB Storage
按照ISO12176-2标准,常用管件电熔焊机的输
近几年来,聚乙烯(PE)管道由于其独特而良好的出电压一般为39.5V,在输人电压存在波动等情况
可熔接(焊接)性、连接方便(热熔对接、电熔连接
下,为了达到输出电压稳定且可控的日的,本焊接机
抗开裂、环保、生、可回收使用等特点,而成为城系统通过控制可控硅的导通角来控制输出电压,其输
市输气管网、中低压供水管?的最佳选择,在我国得出波形如图1所示。输出电压的最大导通角应小于18(
到了快速发展。国内外应用实践的历史经验表明,能度,其目的是实现间断加热,这样有利于热传导,保
够与聚乙烯管材使用寿命基本等同的可靠连接方法是护电阻丝不至于烧断。当导通角为时,其在一个周
焊接。因此,电熔管件与电熔焊机也得到了广泛的应期2π上的输出瞬时电压为
用和快速发展。聚乙烯管电熔焊接的原理是用电熔焊
a_sino0<のな机给镶嵌在电熔管件内壁的电阻丝通电加热,其加热
くのくπ:C+ァくのt<2x
的能量使管件和管材的连接界面熔融。在管件两端的
输出电压的有效值为:
间隙封闭后,界面熔融区的熔融物在高温和压力作用
d
0<下,其分子链段相互扩散,当界面上互相扩散的深度
达到了分子链缠结所必须的尺寸,自然冷却后界面就
可以得到必要的焊接强度,形成管道可靠的焊接连
接
1系统设计原理
聚乙烯(PE)管道的工程焊接要求电熔焊接机既能
够对输出电压进行精确的控制,又能够自动根据焊接
环境温度对焊接时间进行补偿。
a
1.1电压控制原理
收稿日期:2009-12-01
作者简介:王高杰(1981-),男,顾士研究生,研究方向为铁入式系
统新技术。
李军(1962一),男,副教授,研究方向为检测装备及自动化技
图1输出电压波形图
术
有效值U的随a的变化曲线如图2(xm=1)
位表E
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Instrument ancumetroloaical Technoloay
单元、输入输出电压有效值检测单元、电流检测
液晶显示、键盘、报警单元、条形码打描输入
EEPROM存储器、实时时钟、环境温度机箱温度检
测、USB存储驱动单元、条码扫描输入单元等。
2.2主要单元说明
2.2.1可控硅触发单元
该单元由D/A转换器和KCOS晶闸管移相触发器
0.3
组成。控制原理:单片机把控制数据送给D/A转换
器,D/A转换器把该控制数据转换成一个电斥信号,送
给KCO5的移相控制电压脚来产生可控硅触发信号。
KC05触发器内部由同步检测电路、锯齿波形成电
25
路、比较环节及脉冲形成与放大环节组成。
图2电压有效值随导通角变化曲线图
该单元的电路如图4所示。
由(2)式和图2可知:
VCC
V)DUOUT
当
时,有效电压U
SDACLDAC
104
MPC 4921
当=π时,U
1.2环境温度补偿原理
DAC.
〔I4A
具体的补偿如下:环境温度为20℃时的焊接时
lM324
间为T,当环境温度偏离吋,补偿后的焊接时间参见
表1所
表1温度补偿表
焊接环境温度℃
修正后的焊接时间
0
T+T11%
T+T5%
10
T+T3%
T+T0%
30
Tー-T%
IRANSA
D10
2硬件设计
いニる
2.1系统的结构
焊接机系统结构如图3所示。主要包括
At'megal28单片机基本组成单元、可控硅触发和驱动
变压器
0.47
正
图4可控硅触发原理图
电流传感器
球
2.2.2电压有效值检測单元
V
4148.4148
プD4D6
输入电压檢测」驱动触电流检测输出电压检测
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按键
日历时钟
A Tmega 1 28
C40
LCD
温度检测
条码扫描仪
报警电路
D
USB驱动「 EEPROM打印机驱动
41484148
图3电容焊接机的总体结构图
图5有效值检测原理图
34置位表行签与i