半桥软开关逆变手工电弧焊机控制软件用户说明书.docx
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半桥软开关逆变手工电弧焊机控制软件用户说明书
半桥软开关逆变手工电弧焊机控制软件用户说明书
华意隆电气股份有限公司研发中心研制的半桥软开关逆变手工电弧焊机控制软件是基于美国意法半导体（ST公司）的高性能ARMCortex-M3系列中的STM32F103RC处理器而开发的全数字绝缘栅场效应电力开关器件半桥软开关逆变式手工电弧焊机的控制软件，实现了直流手工电弧焊机在空载和满载全负载范围内的软开关PWM逆变的软件控制。
显示界面采用LCD图形点阵128X64液晶显示模块，界面清晰直观。
内置专家参数库及一元化控制模式；焊接参数也可作精确设定，满足高品质焊接需求。
具有手工电弧焊焊接电流参数存储功能，使用简单方便，保证最佳工艺参数的控制。
参数设置采用编码器及轻触开关，调整快捷准确，手感好。
一、硬件电路介绍：
图一为半桥软开关逆变手工电弧焊机硬件电路。
电网电压经电源开关S1，输入滤波电路和整流桥BR1后被整流成直流电压储存在电容C1,C2上。
半桥软开关逆变电路由两组绝缘栅场效应电力开关器件Q1，Q2组成半桥主逆变电路，另两组绝缘栅场效应电力开关器件Q01和Q02组成辅助开关电路，R1、R2、R3、R4分别为四只绝缘栅场效应电力开关器件的栅极串联驱动电阻。
辅助开关电路的两组绝缘栅场效应电力开关器件Q01和Q02反向串联后一边接到两组绝缘栅场效应电力开关器件Q1，Q2组成的半桥桥臂的中点，另一边则接到直流母线串联谐振电容的中点。
绝缘栅场效应电力开关器件Q01，Q02和电容C3，C4以及饱和电感L2组成软开关辅助谐振电路。
以保证主开关Q1，Q2零电流导通，零电压关断。
从控制板输出的相位相差180度的非调制驱动脉冲信号送到两组绝缘栅场效应电力开关器件Q01和Q02上；从控制板输出的相位相差180度的PWM驱动脉冲信号送到两组绝缘栅场效应电力开关器件Q1和Q2上。
隔离变压电路由具有一次侧绕组和二次侧绕组的中频变压器T1担当，隔离变压电路一次侧一头接电容桥臂C7、C8的中点，另一头穿过一次侧电流互感器T2后接主逆变电路半桥桥臂中点。
二次侧接到二次侧整流电路。
二次侧整流滤波电路由快恢复整流二极管D1、D2滤波电感L3等组成。
软件的主要功能以及使用说明：
一、半桥软开关逆变手工电弧焊机硬件电路的控制：
硬件电路的控制的工作原理是：
ARM+MCU组成的单片机系统，采集用户界面给定的信号、一次侧互感器T2的电流信号、电力半导体模块器件温度信号、二次侧输出电流/电压信号等，通过预算后输出适当宽度相位相差180度的PWM主开关驱动信号，和固定宽度相位相差180度的辅助开关驱动信号。
通过驱动电路放大整形后分别送到主开关器件的门极和辅助开关器件的门极，驱动四组绝缘栅场效应电力开关器件按一定规律开通关断，达到软开关工作状态。
具体的开关脉冲时序波形见图二
Q1和Q01同时开通，Q1PWM关断，而Q01固定脉宽关断；Q2和Q02同时开通，Q2PWM关断，而Q02固定脉宽关断；Q1、Q01和Q2、Q02相位相差180度。
这样的开关时序就使得主开关器件Q1和Q2工作在零电流导通、零电压关断状态；辅助开关器件Q01和Q02工作在零电流导通、零电流/零电压关断状态。
二、工电弧焊工艺和保护动作的控制
本软件集成了直流手工电弧焊所有控制功能：
如防起弧粘条功能、VRD功能、短路推力电流功能、过压保护功能、欠压保护功能及过流/过热保护功能等功能。
本软件控制电弧焊机电源具有下降特性的输出静特性。
具体控制原理简述：
1，防粘条功能开启时：
当焊条与工件有短路发生的趋势时，焊接电源输出电流将骤降至5安培，避免粘条现象的发生。
2，加推力开启时：
当焊条与工件比较接近，使得弧压小于15伏特以下时，焊接电流自动上升，产生推力电流。
3，当电网电压出现过压、欠压以及逆变电路一次侧出现过流现象或逆变电力半导体开关器件过热时，本软件将控制焊接电源停止工作，推出逆变工作模式，以保护电路硬件不受到损坏。
三、用户操作界面
该软件设计有非常友好的用户操作界面，用户可以很直观的了解操作界面，方便地使用焊机的各项功能学会设定实时调节焊接参数值，存储和调用焊机的工艺参数。
该控制软件使用LCD图形点阵128X64液晶显示模块作为用户界面，可显示焊机的工作电流及其他各项可调电弧参数值。
面板布局如图三所示。
图三.半桥软开关逆变手工电弧焊机面板布局图
控制面板及按键功能的定义表：
（1）
Mode键：
焊接模式选择键
（2）
Setup键：
焊接参数设置键
（3）
左移键：
左移功能键
（4）
右移键：
右移功能键
（5）
Esc键：
放弃功能键
（6）
Enter键：
确认功能键
（7）
编码器带轻触开关：
参数调整选择
（8）
LCD图形点阵128X64液晶显示模块：
显示界面
三、LCD显示说明表：
LCD液晶显示器分成上下两个部分，分别为焊接模式显示及参数设置栏。
1，焊接模式显示栏：
左边显示当前焊机所处的焊接模式，右边显示焊机状态提示，如VRD功能,OH保护等等；
2，焊接参数设置栏：
显示当前正在设置的焊接参数，分4个并列选项，依次为：
1.参数、2.方式、3.材质、4.存储。
其后为具体设置内容显示及其说明提示。
用户界面方便、快捷、直观。
通过面板按键的操作，用户可以完成控制软件提供的所有功能，其主要操作如下：
接通焊机电源供电系统后，开启焊机的空气开关。
焊机自动进行系统复位，初始化ARM微处理器，初始化系统设定变量、寄存器及相关标志位，并读取内部存EEPRAM储器数据，初始化LCD显示数据。
完成启动后，LCD液晶显示器显示：
开机界面“HYLONG华意隆”，如图四所示。
LCＤ液晶显示器进入上次关机时所在的焊接方式。
图四.开机显示界面
焊机每次开机后自动调入上次焊接的参数，进入上次焊接的方式，所以用户如果想用和上次一样参数进行焊接，开机后不需任何调节即可开始焊接。
四、焊机参数设置
灵活的焊机参数设置，根据用户设定焊接参数，控制软件可以调整焊机的输出特性，使焊接电压／电流按要求输出，满足用户需求。
手工焊设置：
在手工焊模式下
1，手工焊参数设置
按Setup键，选定参数栏，进入手工焊参数设置。
LCD液晶显示器显示参数设置菜单，如图五所示。
图五.参数设置菜单界面
a）焊接电流Iw设置
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
焊接电流Iw，最后调节编码器，可改变焊接电流Iw值，大小范围0到最大焊接电流。
如图六所示。
b）引弧电流Is设置
图六.焊接电流Iw设置界面
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
引弧电流Is，最后调节编码器，可改变引弧电流Is值，大小范围0~150A。
如图七所示。
引弧期间引弧电流设置得越大，引弧成功率就越高，应选择一个合适的引弧电流值。
图七.引弧电流Is设置界面
c）电弧挺度kp设置
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
电弧挺度kp，最后调节编码器，可改变电弧挺度kp值，kp大小范围0~100A/s。
如图八所示。
图八.电弧挺度kp设置界面
电弧挺度kp是指短路过程中电流上升的斜率，为每毫秒电流增加的安培数。
是根据焊条直径、设定电流大小及工艺要求而定。
通过软件调整电弧挺度kp大小，电弧挺度kp大则熔滴过渡快、不易粘条，但电弧力太大会使飞溅增大；电弧挺度kp小则飞溅小、焊缝成型好，但有时会让人感觉电弧发软，或造成粘条，特别是粗焊条在小电流下焊接时应加大电弧挺度kp。
d）推力电流Ip设置
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
推力电流Ip，最后调节编码器，可改变推力电流Ip值，Ip大小范围0~150A。
如图九所示。
图九.推力电流Ip设置界面
推力电流是指弧压在15V以下时开始叠加在原来焊接电流上的电流,推力电流按时间比例逐渐增加，直到弧压高于15V或增加的电流已经达到Ip。
目的是减少焊条短路的情况发生。
e）断弧电压Uc设置
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
断弧电压Uc，最后调节编码器，可改变断弧电压Uc值，Uc大小范围0~60V。
如图十所示。
图十.断弧电压Uc设置界面
断弧电压是指当电弧电压超过该设置电压断弧的弧压，断弧电压设置得越高，拉弧时越不容易断弧。
f）线把长度Lx设置
在参数设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
线把长度Lx，最后调节编码器，可改变线把长度Lx值，Lx大小范围0~100m。
如图十一所示。
图十一.线把长度Lx设置界面
线把长度Lx是焊机正在使用的电源输出线的长度，Lx越长，电弧的电压比预设值少得越多，正确的设置Lx可以消除这种偏差。
2，焊接方式设置
按Setup键，选定方式栏，进入手工电弧焊方式设置。
LCD液晶显示器显示方式设置菜单，如图十二所示。
有两类焊接方式可选：
VRD方式及防阻焊方式。
图十二.焊接方式选择界面
a）VRD方式选择
在方式设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
VRD，最后调节编码器，可启用或关闭VRD功能。
如图十二所示。
VRD指的是空载时输出的电压较低，主要出于安全方面的考虑，防止意外触电事件的发生。
b）防阻焊方式选择
在方式设置菜单下，再按左移键或右移键选择参数：
防阻焊，最后调节编码器，可启用或关闭防阻焊功能。
如图十三所示。
防阻焊指的焊接过程中发生短路时，即时减小焊接电流，防止粘条。
图十三.防阻焊方式选择界面
3，焊接材质选择
按Setup键，选定材质栏，进入手工电弧焊材质设置。
LCD液晶显示器显示材质设置菜单，如图十四所示。
有三种可选项：
酸性焊条、碱性焊条及纤维素焊条。
在材质设置菜单下，再按左移键或右移键选择不同的种类的焊条。
图十四.焊接材质选择界面
4，焊接参数存储与调用
按Setup键，选定存储栏，进入手工电弧焊参数存储或调用设置。
LCD液晶显示器显示存储设置菜单，如图十五所示。
图十五.焊接参数存储或调用界面
a）、焊接参数存储功能的使用
在存储设置菜单下，再按左移键或右移键选择：
参数存储到xx单元，最后调节编码器，改变存储位置，共有20组存储地址。
按Enter键确定存入当前所选存储单元，按Esc键放弃存储。
如图十六所示。
b）、焊接参数调用功能的使用
在存储设置菜单下，再按左移键或右移键选择：
参数从xx单元调用，最后调节编码器，改变存储器单元地址，共有20组存储地址。
按Enter键确定从当前所选存储单元调用参数，按Esc键放弃调用。
图十六.焊接参数调用界面
五、控制软件高级功能使用方法说明：
本软件具有软件升级、联机控制、多种语言选择、故障诊断监测及键盘锁定等功能。
1、软件升级的使用方法：
焊机软件升级有两种方法，一种是远程升级，另一种是本地升级，两种方法都需要将焊机和计算机通过USB-CAN总线适配器接口连接起来。
a）将USB-CAN总线适配器上标有USB的插头端用USB电缆线与计算机的任意一个USB输出端口连接起来。
b）全数字化逆变式直流手工电弧焊机系列有两种工作状态：
一种是常规工作状态，焊机可以正常显示和工作；一种是等待升级状态，焊机不会正常显示和工作。
在下列几种情况下焊机会进入等待升级状态：
I.焊机正常工作状态下，按控制软件高级功能使用组合键：
Mode键+Enter键。
软件将会自动检测与上位机的连接状态，选择在线升级项，按Enter键进入等待升级状态。
II.焊机开机后首先会自检，如果发现程序出现问题，焊机便进入等待升级状态。
例如软件升级时没有进行完而中断升级，下次开机焊机就不会进入常规工作状态而进入等待升级状态。
如未检测到上位机，请检查USB-CAN总线适配器是否正确连接或计算机上全数字化逆变式直流手工电弧焊机系列升级诊断系统软件是否正确安装。
软件远程升级
远程升级是通过互联网升级焊机软件的一种方法。
进入深圳华意隆电气股份有限公司公司的主页：
，点击“远程升级”后进入远程升级页面。
然后输入用户的用户名和密码。
此时，如果用户的焊机已经与计算机成功连接，用户就可直接选择要升级的软件版本然后升级。
如果用户的焊机没有和计算机连接，此时计算机会列出用户已经注册的所有焊机序号，用户从中选择一台焊机，然后选择软件版本便可将软件下载到用户的计算机中，以便用本地升级方法升级软件。
2、联机控制功能
多台焊机可通过CAN总线控制器局域网进行同步控制焊接参数，需设定一台为主机模式，其他全部设为从机模式，按控制软件高级功能使用组合键：
Mode键+Enter键，软件将会进入高级功能使用选择选择菜单，选择焊机工作模式：
主机模式或从机模式，按Enter键确定，Esc键放弃。
在从机模式状态下的焊机将不能调节焊接参数。
3、多种语言选择
外接操作显示屏采用包括汉字在内的六种语言的菜单进行操作，方便、快捷、直观。
按控制软件高级功能使用组合键：
Mode键+Enter键，软件将会进入高级功能使用选择选择菜单，选择焊机语言选择项：
汉语、英语、日语、俄罗斯语、西班牙语、法语，按Enter键确定，Esc键放弃。
默认语言为汉语。
4、故障诊断监测
其中功能主要是为专业人员诊断焊机故障用的，不对普通用户开放。
控制功能和主要是为自动化控制而用的，有很多技术协议，用户如有这方面的需求请于深圳华意隆电气股份有限公司公司联络。
5、键盘锁定功能
为了避免在焊接过程中意外触控到键盘或编码器而改变当前焊接状态，本软件具有键盘锁定功能：
如10s内未进行调节且键盘锁定功能开启则常规键盘功能失效,组合键：
Setup键+Enter键可解锁。
按控制软件高级功能使用组合键：
Mode键+Enter键，软件将会进入高级功能使用选择选择菜单，选择焊机键盘锁定项：
开启或关闭，按Enter键确定，Esc键放弃。
默认为键盘锁定功能关闭状态。
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