焊装车间点焊参数网络化监测系统

发布时间：2017-07-29 03:11

  本文关键词：焊装车间点焊参数网络化监测系统

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【摘要】：焊接参数的稳定性是影响点焊质量的主要因素之一。经过长期的研究和试验，工厂中常用材料点焊的焊接参数基本固定，点焊机经过调试也都能可靠运行。网压波动、各种干扰和焊接设备中元器件的工作状况直接决定焊接参数的稳定性，成为影响焊接质量的重要因素。此外，焊接电缆直接承载焊接电流，在使用过程中很容易破损而不易被察觉，直到完全损坏无法焊接时才能被发现，在此期间生产的产品焊接质量大幅下降。 本文在不更换原有点焊控制器的基础上，增加一个实用的焊接规范参数监测系统，实时监测焊接电流、电缆两端的电压、焊接时间和电极压力等参数。通过逐点积分法计算电流和电压的有效值，并算出焊接电缆的阻抗，以此判断电缆的损坏程度。当焊接参数不稳定或电缆严重破损时，系统发出警报，并将焊接参数传输到上位机。通过组建以太网，实现焊接参数的网络化监测。 为实现监测目标，本文设计了监测系统的硬件电路，用Protel DXP软件绘制了原理图和PCB图，制成电路板，焊装各个元器件并进行了调试。系统采用ATmega128单片机作为主控制芯片，并设计了配套的最小系统电路和外部存储扩展电路。在电流信号的采集和调理电路中，选择罗氏线圈作为传感器，设计了积分电路、比例电路、滤波电路和精密整流电路对信号进行调理，将处理后的信号输入到单片机进行A/D转换和有效值计算；在电压信号采集和调理电路中，设计了隔离模块、滤波电路和精密整流电路调理信号，之后输入到单片机的A/D转换器；在电极压力信号调理电路中，对信号进行放大后输入到单片机。此外，本文还设计了电源电路、报警电路、过零检测电路和串口通信电路。为了将不合格焊点的参数传输至上位机，采用ENC28J60以太网控制芯片设计了网络控制电路，使用HR911105A网络接口设计了网络接口电路，实现了监测系统和上位机通过网络双绞线进行通信的功能，可以通过一台上位机同时监测多台点焊机的焊接参数。 本文在硬件电路的基础上，设计了相应的软件程序，使用ICCAVR和GCCAVR开发环境进行编程。按功能模块划分，软件系统包括初始化子程序、判断焊接开始子程序、采样子程序和有效值计算子程序等。为了利用TCP/IP协议进行数据传输，软件系统移植了uIP协议栈(一个小型TCP/IP协议栈)，设置了下位机的MAC地址、IP地址等网络参数，将数据封装成IP包格式，使用TCP协议传输到上位机。 硬件和软件调试通过之后，在长春三友汽车部件制造有限公司对监测系统进行了测试。监测系统在每一个焊接周期内采集和存储电流、电压各5000个点的数据，，能够准确地计算出电流有效值、电压有效值、焊接时间、电极压力等焊接规范参数和电缆阻抗值。测量结果与大电流测试仪测得值比较，电流误差在2%以内。
【关键词】：电阻点焊 ATmega128 监测系统 ENC28J60 uIP协议栈
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG408;TG409
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题背景及意义11-13
• 1.2 电阻点焊参数监测方法及发展现状13-14
• 1.3 车间信息传输技术发展现状14-17
• 1.3.1 工业以太网14-16
• 1.3.2 CAN 总线16
• 1.3.3 无线传输16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 点焊参数网络化监测系统整体设计19-25
• 2.1 监测方案设计19-22
• 2.1.1 点焊恒流控制器19-20
• 2.1.2 监测方案设计20-22
• 2.2 传输方案设计22-24
• 2.2.1 传输方式选择及设计22-23
• 2.2.2 uIP 协议栈23-24
• 2.3 小结24-25
• 第3章 监测系统硬件设计25-47
• 3.1 系统硬件总体构成25-26
• 3.2 单片机最小系统26-28
• 3.3 电源电路28-31
• 3.4 电流信号调理电路31-35
• 3.4.1 罗氏线圈31-32
• 3.4.2 比例和积分电路32-33
• 3.4.3 滤波电路33-35
• 3.4.4 精密整流电路35
• 3.5 电压信号调理电路35-37
• 3.6 电极压力信号调理电路37-40
• 3.6.1 压力传感器37-39
• 3.6.2 放大电路39-40
• 3.7 过零检测电路40-41
• 3.8 外部存储扩展与报警电路41-43
• 3.9 以太网通信电路43-46
• 3.9.1 网络控制电路43-45
• 3.9.2 网络接口电路45-46
• 3.10 小结46-47
• 第4章 监测系统软件设计47-61
• 4.1 单片机软件开发环境47-49
• 4.2 系统软件总体构成49-50
• 4.3 监测系统子程序设计50-59
• 4.3.1 初始化子程序51-52
• 4.3.2 判断焊接开始子程序52
• 4.3.3 采样子程序52-54
• 4.3.4 有效值计算子程序54-56
• 4.3.5 TCP/IP 协议56-57
• 4.3.6 uIP 协议栈的移植57-58
• 4.3.7 数据发送子程序58-59
• 4.4 小结59-61
• 第5章 实验结果与分析61-73
• 5.1 实验器材61-63
• 5.2 实验数据处理63-69
• 5.3 数据传输69-71
• 5.4 小结71-73
• 第6章 结论73-75
• 参考文献75-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：587219