焊機(jī)是汽車生產(chǎn)、金屬加工、機(jī)械生產(chǎn)制造、造船、航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備之一。焊機(jī)的工作原理是依靠降壓變壓器作為主要部件，被焊接工件和焊絲作為焊機(jī)的次級線圈，焊機(jī)工作時引燃電弧，產(chǎn)生高溫，焊絲在高溫作用下熔接于被焊接工件的焊縫中，完成焊接工作。

車間焊機(jī)多數(shù)采用數(shù)控系統(tǒng)對焊機(jī)的控制，缺乏對焊機(jī)焊接參數(shù)的有效監(jiān)控。在很多情況下，因為工作壽命和工作條件有限，車間內(nèi)焊機(jī)的更新頻率可能不一樣，就造成了車間內(nèi)有大量焊機(jī)，可能種類很多，例如小車式埋弧焊機(jī)、馬鞍型埋弧自動焊機(jī)、窄間隙焊接操作機(jī)、接管內(nèi)壁帶極堆焊焊機(jī)、接管氣保護(hù)自動堆焊機(jī)等各式焊機(jī)，所以對焊機(jī)的焊接參數(shù)的監(jiān)測就變得尤為重要。因此，德州迪格特電子科技有限公司設(shè)計了針對焊機(jī)焊接參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，通過可視化界面的方式極大地便捷了工藝人員對焊接過程的監(jiān)測，并且利用云服務(wù)器存儲實時采集的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對比反映焊機(jī)設(shè)備狀態(tài)。

1 焊機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)與接口設(shè)計

焊機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)：其中，A/D 轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、觸摸顯示屏接口和 WiFi/5G 模塊接口分別采用了 MCC 118 數(shù)據(jù)集模塊（HAT）、Modbus 接口、HDMI 接口和高速網(wǎng)口。

1.1 A/D 轉(zhuǎn)換模塊

工業(yè)焊機(jī)需要將檢測到的連續(xù)變化的模擬量如：電壓、電流、速度、溫度、壓強(qiáng)等轉(zhuǎn)變成離散的數(shù)字量，才可以輸入到計算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。這些模擬量經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號（一般為電壓信號），經(jīng)過放大器放大后，就需要經(jīng)過一定的處理變成數(shù)字量，實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變。

數(shù)據(jù)采集模塊（HAT）設(shè)備為 8 通道高速電壓采集，起始通道為 Chan0，采集通道數(shù)量為 5路，通道 Chan0，Chan1，Chan2，Chan3，Chan4 分別為焊接電流、焊接電壓、熱絲電流、熱絲電壓、送絲速度，采集到的數(shù)據(jù)一般為電壓信號，根據(jù)各種傳感器的輸出計算公式來實現(xiàn)傳感器的輸出值與工業(yè)焊機(jī)實際輸出值的變換。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口可以直接從數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部獲取數(shù)據(jù)。Modbus 是一種串行通信協(xié)議，用于可編程 邏 輯 控 制 器（Programmable logic controllers，PLCs）。Modbus 已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。Modbus 通信的設(shè)備都將分配一個唯一的地址，所有的設(shè)備都可以發(fā) Modbus 命令，

命令里包括了設(shè)備地址、校驗和信息。校驗碼就決定了通信傳輸接收方的準(zhǔn)確。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口這種采集方式就不需要外部傳感器間接獲得加工數(shù)據(jù)。

1.3 觸屏顯示接口

觸屏顯示接口采用的是高清多媒體接口，高清多媒體接口用來連接樹莓派與觸摸顯示屏進(jìn)行通信，觸屏顯示器的作用主要是作為上位機(jī)人機(jī)交互界面。對于采集數(shù)據(jù)的可視化，利用可視化方式以適應(yīng)工藝的要求，操作人員可以方便讀取傳感器數(shù)據(jù)。

1.4 WiFi/5G 模塊接口

WiFi 模塊是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在多距離內(nèi)實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。

WiFi 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸快速穩(wěn)定，可以很好地滿足工業(yè)焊機(jī)數(shù)據(jù)的上傳需求，而且 WiFi 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)自動的適應(yīng)調(diào)整，具有很好的穩(wěn)定性與可靠性。WiFi 網(wǎng)絡(luò)的方便很好地避免了線纜走線等困難，使得監(jiān)測成本得到了降低，所以基于 WiFi 模塊的技術(shù)很大地推動了傳統(tǒng)監(jiān)測手段的更新?lián)Q代，極大提高了生產(chǎn)監(jiān)管效率。

1.5報警功能

工業(yè)焊機(jī)設(shè)備狀態(tài)的不同決定了系統(tǒng)報警提示的不同種類，系統(tǒng)的報警種類主要有焊接電流的超閾值、焊接電壓的超閾值、送絲速度的超閾值等，報警的方式主要有LED 二極管和蜂鳴器報警和數(shù)據(jù)記錄器或者 Web 服務(wù)器顯示報警的種類，能夠?qū)Ξ惓９I(yè)焊機(jī)設(shè)備狀態(tài)的報警，并進(jìn)行急停避免危險事故。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的運行

德州迪格特電子科技有限公司焊機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)運行流程如下：

2.1 焊機(jī)設(shè)備設(shè)置焊接參數(shù)，主要包括焊接電流、焊接電壓、送絲速度等；

2.2登錄數(shù)據(jù)記錄器或者 Web 服務(wù)器設(shè)置焊機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)采集通道數(shù)，分配各個采集通道對應(yīng)的采集數(shù)據(jù)，設(shè)置采樣率和樣本數(shù)，設(shè)置數(shù)據(jù)保存路徑；

2.3焊機(jī)開機(jī)發(fā)送焊機(jī)工作信號給采集系統(tǒng)，采集系統(tǒng)接收工作信號開始工作，數(shù)據(jù)開始正常采集，采集到的數(shù)據(jù)自動保存在后臺CSV 文件；

2.4焊機(jī)關(guān)機(jī)發(fā)送停機(jī)信號給采集系統(tǒng)，采集系統(tǒng)接收到停機(jī)信號就停止數(shù)據(jù)采集，CSV 文件上傳到數(shù)據(jù)庫存儲。

3 結(jié)語

德州迪格特電子科技有限公司焊機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)對通過工業(yè)焊機(jī)設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)測的設(shè)計與測試運行，焊機(jī)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠協(xié)同運行，實現(xiàn)了工業(yè)焊機(jī)設(shè)備狀態(tài)的有效實時監(jiān)測，可視化的數(shù)據(jù)曲線方便了操作人員對于整個焊接過程的監(jiān)測，后臺存儲到本地的CSV 文件數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)也為離線的工藝數(shù)據(jù)分析提供了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為后期尋求最優(yōu)焊接工藝參數(shù)設(shè)計提供了依據(jù)。

審核編輯 黃宇