倍福基于PC的控制技術在焊接設備上的應用

　　焊接電源設備需要整合電流控制、運動控制、保護氣控制、弧長控制及跟蹤、快速診斷等功能。由于焊接設備的工作環(huán)境惡劣，電流起弧及焊接時會出現(xiàn)較大干擾，因此系統(tǒng)必須具有很強的抗干擾能力。控制器采用的是 Beckhoff 經(jīng)濟型面板式 PC，金屬外殼，前面板保護等級達 IP 65。同時，采用了 Beckhoff 的 EtherCAT 總線連接外圍I/O。EtherCAT 總線及其 I/O 的快速性（總線周期可以遠小于 1 ms）以及較強的抗干擾能力有利于確保電流脈沖及波形的精確性。采用EtherCAT 總線的另一個原因是其具備優(yōu)異的診斷能力。

　　焊接過程中要求橫擺啟動迅速，定位精確，焊接結束時能自動完成衰減并最終停在原點。TwinCAT 整合了強大的運動控制和 PLC 控制功能，可以同時控制伺服軸、步進軸、液壓軸等。本系統(tǒng)利用 NC 驅(qū)動經(jīng)濟型步進電機軸來實現(xiàn)此功能。Beckhoff 緊湊型步進電機端子模塊 KL2541 集成了脈沖控制和驅(qū)動功能，自帶增量編碼器反饋接口，8-50 V 寬頻電壓輸入，但體積只有普通端子模塊的兩倍，幾乎就是為華恒小巧的控制柜量身定做的。端子模塊上自帶兩路快速數(shù)字量輸入接口，可用作原點或限位開關等。模塊可自動偵測 A、B 相開路，過流、過速、堵轉(zhuǎn)等故障。KL2541 內(nèi)部帶有 PWM 電流控制，可以做到 64 細分。最高脈沖頻率為 125 K。通過 NC 功能及 MC 標準功能塊可以實現(xiàn)定位、調(diào)速等運動控制功能。由于焊接時電弧會發(fā)生變化，若要提高焊接過程的均勻性，必須進行弧長跟蹤并快速調(diào)節(jié)焊極與工件的距離，以確?；￠L和設定的數(shù)值一致。由于動態(tài)實時調(diào)節(jié)電機的速度與距離的頻率極高，傳統(tǒng)的基于 PLC 的運動控制系統(tǒng)很難實現(xiàn)此功能。采用 TwinCAT NC 的運動控制功能實現(xiàn)的弧長跟蹤，效果令人非常滿意。