Система фазового цифрового управления машинами контактной сварки Советский патент 1979 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к области электросварочной технике, в частности к устройствам автоматического управления машинами контактной сварки, и может быть использовано для высоко частотного регулирования режима контактной сварки одновременно на совокупности сварочных машин с вентильными контакторами. Наиболее близким к предлагаемому решением является известное устройст во, содержащее однофазный сварочный тpaнcфopмaтop, вентильный контактор с регулируемой фазой, последовательно включенный в цепь первичной обмот ки сварочного трансформатора, фазорегулятор и цепь регулирования с измерительньом и задающим устройствамипод: люченными к блоку сравнения ij . Однако известное устройство не обладает достаточной помехоустойчивостью и точностью. Кроме того, оно не обеспечивает управление процессом контактной сварки одновременно на нескольких сварочных машинах, например в масштабе сварочной линии. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости регулирования режим сварки нескольких сварочных машин. Для этого фазорегулятор выполнен в виде матричного блока кольцевых регистров, связанного череЭ дешифратор с выходами блока сравнения и блока управления и синхронизации, причем блок управления и синхронизации соединен со входом и выходом таймера, выходом детектора нуля, подключенного к источнику тока,и входами устройства коммутации и задающего устройства, к выходам блока регистров подключен блок поджигающих импульсов, выходы которого соединены с вентильными контакторами управляемых сварочных машин, а измерительное устройство содержит цифровой датчик, выполненньЗй в виде амплитудно-частотного преобразователя И цифрового счетчика импульсов, и устройство коммутации, соединенное с выходами счетчика импул.сов и входом блока сравнения. На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - циклограмма работы устройства. Система фазового управления машинами контактной сварки включает однофазный сварочный трансформатор 1, вентильный контактор 2 с регулируемой фазой, например игнитронный прерыватель/ последовательно включенный в цепь-первичной обмотки трансформатора 1, амплитудно-частот ный преобразователь 3, подключенный своими входами к сварочным электродам, а выходом - ко входу цифрового счетчика импульсов 4, выходы которо го соединены со входами коммутирующего устройства 5, блок сравнения 6 входа которого соединены с выходами счетчика импульсов 4, другой вход с выходом блока задающих уставок 7, а управляющий выХод через дешифратор 8 - со входом блока регистров 9 блок управления и синхронизации 10, соединенный со входом блока регистр 9, входом блока задающих уставок 7 и управляющим входом колшутирующего устройства 5, к блоку управления и синхронизации 10 подключены вход и выход таймера 11 и выход детектора нуля 12, который подключен к источнику тока; блок поджигающих импульсов 13, входы которого соединены с выходами блока регистров 9, а один из выходов соединен с вентильным контакторе 2. К другим входам коммутирующего устройства 5 и другим выходам блока поджигающих импульсов 13 подключены аналогично указанному другие управляе1 а11е сварочные машины. Принцип работы системы рассмотре на примере 10-канального регулятора За время паузы Тп (см.фиг.2а) блок управления 10 опрашивает ампли тудно-частотные преобразователи 3 и счетчики импульсов 4 всех сварочных машин и формирует в блоке регис ров 9 управляющие сигналы. При переходе сетевого напряжения через нулевое, значение (точка 1 на фиг.2,а) детектор нуля 12 выдает синхроимпульс Ч (фиг.2,6) в блок управления 10,по которому запускается таймер 11, и по хронирующим сигналам таймера блок управления 10 последовательно выдает импульс сбро са (фиг.в) и 10 импульсов (фиг.) например с интервалом 100 мкс, на управляющий вход коммутирующего уст ройства 5. Коммутирующее устройство 5 выполнено в виде 10 канального коммутатора, выходы которого подключены к блоку сравнения 6. Управляется он им пульсами с блока управления 10, например импульсом 1 (см.фиг.2д:), (машина № 1) и т.д. Таким образом, по синхроимпульсу с детектора нуля 12 блок управления 10 последовательно Опрапшвает все амплитудно-частотные преобразователи 3 и счетчики импульсов 4 управляемых сварочных мацин с темпом 100 мкс и также последовательно и с тем же темпом вводит коды регулирования параметров с выходов счетчиков импульсов 4 в блок сравнения 6. Одновременно с этим серия импульсов поступает также на вход блока задающих уставок 7. Блок задающих уставок регулирования выполнен на буферных регистрах с поразрядным объединением через злемейты ИЛИ на общий выход параллельнь кодом. Считывание кодов уставок, записанных на регистрах блока задающих уставок 7, ведется по управляющим импульсам с блока управления 10 с темпом 100 мкс синхронно с подачей импульсов на вход коммутирующего устройства 5, так что в блок сравнения 6 вводятся синхронно последовательно и попарно код с опрошенной машины и код уставки для зтой же машины. Блок сравнения б сравнивает двоичные уода регулируемого параметра и уставки и выдает их разность (рассогласование) в дешифратор 8. В данном случае из 8-разрядного кода уставки вычитается 8 разрядный код контролируемого параметра. С блока сравнения б пять младших разрядов кода разности подаются на 5-входной дешифратор 8. Использование пяти младших разрядов для дальнейших операций достаточно при принятом диапазоне регулирования (30%) и дискретности интервалов диапазона (30 интервалов по 100 мкс/, так как в десятичной системе 5- разрядным кодом можно представить числа от О до 31. Поэтому дешифратор 8 выполнен с 30 выходными шинами,/ пронумерованными от 1 до № 30. Входной 5-разрядный код представляется в дешифраторе 8 сигналом на одной Из 30 выходных шин,номер которой соответствует входному коду в двоичной системе, например, если код lOlOOg соответствует числу 20 , то на выходной шине № 20 появится , а на остальных шинах О. Выходные щины дешифратора 8 подключены ко входам блока регистра 9. Схема блока регистров 9 решена на 10, по числу управляе Ш1Х сварочных Мсшшн, кольцевых регистрах на триггерах. Каждый регистр содержит 30 триггеров, по числу интервалов по 100 мкс в квантованном диапазоне регулирования. Все регистры имеют общую шину сброса и общую шину сдвига, подключенные к соответствующим выходам блока управления 10. Ввод информации в блок регистров дешифратора 8 осуществляется через ячейки И, связанные с 30 входными шинами. 10 шин ввода подключены к выходам блока управления, выходы регистров подключены ко входам блока поджигающих импульсов 13. Матрица блока регистров 9 имеет 10 строк - по числу регистров и 30 столбцов - -по числу триггеров вкаждом регистре.Количество строк(ре гистров) определяется числом управл емых сварочных машин,количество сто цов - принятой дискретностью диапазона регулирования, . количеством равных временных интервалов в диапа зоне. Так, в диапазоне регулировани равном 30%, содержится 30 равных интервалов по 100 мкс. При синхрони зации отсчета времени с фазой питаю щего напряжения (Сварочного трансформатора 1, например начала отсчета с нулевой фазой, каждый интервал в 100 МКС соответствует углутг/юо . Затем по импульсу № 1 (см.фиг. из блока управления 10, т.е. через 100 МКС от начала Тп в блок сравнения 6 синхронно вводятся В-зарядный код регулируемого параметра машины № 1,например 11100110g(230(j ) и 8-разрядный код уставки той же машины, например llliTOlO (250 ). Блок;сравнения б выработает код рассогласования OOOlOlOOg(20, ). Согласно коду рассогласования на вы ходной шине № 20 дешифратора 8 появится . 1 , которая подводится к Ч триггеров 20 всех входам ячеек При одновременном пос 10 регистров туплении из блока управления тактового импульса № 1 на вторые входы ячеек И регистра 1 сигнал будет записан триггером № 20 регист ра № 1 . Аналогичным образом при синхронном поступлении из блока управления 10 с интервалом 100 мкс импульсов №№ 2-flO (cм.фиг.2) на коммутирующе устройство 5, блок задающих уставок 7 и блок регистров 9 сигналы Ч будут записаны теми триггерами регистров, которые будут открыты одновременной комбинацией номера выхо да дешифратора 8 и номера выхода блока управления, т.е. величины рас согласования и адреса, сварочной машины. При равных рассогласованиях, , для нескольких или все мгшин, управляющие команды для них будут размещены в одном столбце мат рицы, в нашем примере в столбце 10 Формирование управляющих сигнало заканчивается по записи команды в последний регистр, т.е. по выдаче из блока управления 10 импульса 1 (через 1 мс с начала Тп). Синхроимпульс 2 (см.фиг.) с детектора нуля 12 блок управления 10 пропускает, а с поступлением на его вход синхроимпульса № 3 (см. фиг.20) он после задержки, например на 1,2 мс (время переходных процессов в сварочном трансформаторе выда на общую шину сдвига блока регистро Э 30 импульсов сдвига с интервалом 26 100 мкс (см.фиг.2,д), каждый из которых продвигает по регистру записанную единицу на один триггер, так что если, налример в регистре P 1 (для машины № 1) единица записана в триггере № 20, а в регистре № 8 (для машины № 8) --в триггере 10, то на блок поджигающих импульсов 13 для машины W 1 управляющий импульс поступает через 1 мс, а для машины № 10 - через 2 мс. По управляющим импульсам блок поджигающих импульсов 13 открывает вентильный контактор 2 соответствующих машин-адресатов: на мшиине № 1 через 2,2 мс (угол ) , а на машине № 8 через 3,2 мс (угол з Предлагаемая система фазового цифрового управления машинами контактной сварки имеет следующие преимущества перед прототипом и другими аналогичными системами на базе вентильного контактора с регулируемой фазой: угол проводимости автоматически устанавливается с высокой степенью точности (в нашем примере - с точноетью до 1г/-(оо) и зависит только от дискретности применяемого таймера, что повышает точность регулирования и сокращает время стабилизации параметра. При доступном увеличении дискретности таймера точность принятого дискретного регулирования фазы может быть доведена до степени непрерывной при сохранении преимуществ прямого цифрового управления; рзализованое в системе прямое цифровое регулирование повышает его помехоустойчивость и точность сравнения для стабилизации; предложенное схемное решение матричного форгумрования управляющих команд обеспечивает централизацию регулирования совокупности сварочных машин, возможность оперативного аппаратурного контроля качества шва, сокращает комплект необходимого оборудования (исключаются индивидуальные фазорегуляторы). Практическое использование изобретения повышает качество сварки на группе сварочных машин, например в масштабе сварочной линии. Формула изобретения Система фазового цифрового управления машинами контактной, сварки, содержащая однофазный сварочный трансформатор, вентильный контактор с регулируемой фазой, последовательно включенный в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора, фазорегулятор и цепь регулирования с измерительным и задающим устройствами, подключенными к блокусравнения, отличающаяся тем, что.

С целью повышения помехоустойчивости регулирования режима сварки нескольких сварочных машин, фазорегулятор выполнен в виде матричного блока кольцевых регистров; связанного через деишфратор с выходами блока сравнения и блока управления и синхронизации, причем блок управления и синхронизации соединены со входом и выходом .таймера,, выходом детектора нуля, подключенного к источнику тока, и входами устройства кокмутации и задаооцего устройства, к выходам блока регистров подключен блок поджигающих импульсов, выхода

|Которого соединены с вентильными контакторами управляемых сварочных машин, а измерительное устройство содержит цифровой датчик, выполненный в виде амплитудно-частотного преобразователя и цифрового счетчика импульсов, и устройство коммутации, соединенное с выходами счетчика импульсов и входом блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при sjccnepTHse:

1. Авторское свидетельство 287726, кл. В 23 К 11/24, 1968.

л

V

A«f