單片機(jī)在點(diǎn)焊過程控制上的應(yīng)用

楊成伍

摘 要：單片機(jī)，又叫作單片微控制器，其本身屬于一種集成電路芯片，其作用并非是完成某項(xiàng)邏輯功能，而是一個(gè)單獨(dú)的微型計(jì)算機(jī)，目前，單片機(jī)在我國各個(gè)領(lǐng)域之內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)越發(fā)廣泛。本文就針對(duì)單片機(jī)在點(diǎn)焊過程控制上的應(yīng)用從功能、原理等方面進(jìn)行了分析，以期能使單片機(jī)在點(diǎn)焊過程中有更好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；點(diǎn)焊過程；控制

中圖分類號(hào)：TG434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

工業(yè)點(diǎn)焊過程中的單片機(jī)應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)，從那時(shí)起，我國就已經(jīng)出現(xiàn)了由單片機(jī)構(gòu)成的點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過單片機(jī)這個(gè)微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)焊過程的控制與數(shù)據(jù)處理。在點(diǎn)焊過程控制中應(yīng)用單片機(jī)，一方面可以使網(wǎng)壓、功率因數(shù)等變化得到補(bǔ)償，另一方面還具有成本低、耗能低、性價(jià)比高等特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)控制效果較好。

1 點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)的功能

首先，單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此，將其應(yīng)用到大部分設(shè)備、行為上有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且存在一些經(jīng)濟(jì)方面的好處。而點(diǎn)焊過程是一項(xiàng)精確度需求較高的工作，因此，將單片機(jī)應(yīng)用于其中，形成單片機(jī)點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)，可以有效控制點(diǎn)焊的質(zhì)量與水平，并將點(diǎn)焊過程、時(shí)間以及電參數(shù)等數(shù)值的控制做到更加精確。

（1）全面的規(guī)范。想要點(diǎn)焊質(zhì)量有所提升，單片機(jī)必須要對(duì)點(diǎn)焊的全過程進(jìn)行全面的規(guī)范，小到1°的溫差，大到整個(gè)點(diǎn)焊過程，無一放過。首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)焊接時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置單位可以是周波，并保證沒有誤差。并將加熱時(shí)間總共設(shè)置為3段，其中這3個(gè)階段可以分別獨(dú)立調(diào)節(jié)周波，在保證3段周波都能在0～49周波的范圍之內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。而由于3段熱量均可以獨(dú)自調(diào)節(jié)，那么，在以0～100%作為調(diào)節(jié)范圍的前提之下，應(yīng)當(dāng)將這3段的熱量與焊接時(shí)間進(jìn)行適應(yīng)性組合，保證點(diǎn)焊過程中的熱量能對(duì)應(yīng)所焊接的各種不同性能材料。

在規(guī)范的內(nèi)容中，健全的監(jiān)視功能也應(yīng)當(dāng)是其中的一部分，在打磨電極之前，應(yīng)當(dāng)確保焊接達(dá)到一定點(diǎn)數(shù)，然后就可以對(duì)網(wǎng)壓等狀況進(jìn)行監(jiān)控。需要注意的是，如果在點(diǎn)焊之初，規(guī)范參數(shù)設(shè)置不合理，也是有可能導(dǎo)致警報(bào)信號(hào)亮起的，因此，在點(diǎn)焊正式開始之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行檢查，保證參數(shù)設(shè)置完全符合規(guī)范。在監(jiān)視功能設(shè)置上面，除了信號(hào)燈閃爍之外，還需要設(shè)置一個(gè)較為“激烈”的警示音，保證一旦網(wǎng)壓出現(xiàn)不正常就能第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)。在點(diǎn)焊剛結(jié)束時(shí)，也不應(yīng)當(dāng)放松警惕，還應(yīng)對(duì)網(wǎng)壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并經(jīng)過反復(fù)的嘗試使控制系統(tǒng)能完全補(bǔ)償外界因素帶來的影響。

（2）針對(duì)網(wǎng)壓、功率因數(shù)等變化進(jìn)行同時(shí)補(bǔ)償。在使用單片機(jī)點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)之前，我國在點(diǎn)焊中一般使用微機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)壓、功率因數(shù)進(jìn)行分時(shí)補(bǔ)償，這種補(bǔ)償需要有一個(gè)大前提，也就是假定那些不需要處理的其他因子都能處于理想的運(yùn)行或靜止?fàn)顟B(tài)，一般情況下，想要發(fā)生響應(yīng)，都需要等待一個(gè)周波的時(shí)間。而反觀單片機(jī)點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)，它可以在補(bǔ)償過程中，同時(shí)補(bǔ)償兩個(gè)因子所發(fā)生的變化，經(jīng)過多次測(cè)算，單片機(jī)點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間只有不到一周波的實(shí)踐。并且在補(bǔ)償范圍上，單片機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于微機(jī)系統(tǒng)，能保證網(wǎng)壓、功率因數(shù)始終處于穩(wěn)定的范圍內(nèi)。在正式施工過程中，單片機(jī)系統(tǒng)由于控制箱體積較小所以產(chǎn)生的耗能更低，大大節(jié)約了施工成本。

2 控制原理

點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)置目的是保證點(diǎn)焊過程中的一些不確定性因素以及這些因素間的復(fù)雜關(guān)系得到控制，并在合格的前提下形成較為穩(wěn)定的接頭強(qiáng)度。但由于焊點(diǎn)強(qiáng)度是一項(xiàng)極難控制的因素，因此點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)的技術(shù)要求始終較高。根據(jù)核心幾何尺寸可以很大程度決定焊點(diǎn)程度的現(xiàn)狀，點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心就是穩(wěn)定焊點(diǎn)幾何尺寸。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已經(jīng)在點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)有了較大的發(fā)展與進(jìn)步，并力求在有效性與經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)方面尋求到平衡。但總的來說，目前有效性、經(jīng)濟(jì)性這兩者還是不能達(dá)成完全統(tǒng)一。

其中，一類控制思想主要包括能量積分監(jiān)控、動(dòng)態(tài)電阻監(jiān)控等控制系統(tǒng)，這類控制思想將分析與實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，想要通過不斷實(shí)踐找出與焊點(diǎn)幾何尺寸相關(guān)的各種參數(shù)。值得一提的是，這類系統(tǒng)在幾何尺寸控制上確實(shí)取得了一定的成效，但是一些由于客觀因素帶來的影響卻并不在這類控制系統(tǒng)的控制范圍內(nèi)，甚至這種影響還要遠(yuǎn)大于原本點(diǎn)焊幾何尺寸造成的影響。

而另一類控制思想主要包括網(wǎng)壓控制、功率因數(shù)控制等控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)著重于理論基礎(chǔ)，首先要找到影響因素，然后形成穩(wěn)定外部環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。這類控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，例如成本較小、副作用很小等，但是它也存在一定的缺點(diǎn)，也就是在電參量的補(bǔ)償上雖然有一定的成效，但對(duì)其他參數(shù)的影響較弱。因此，由上述可以表明，多因子控制仍然存在一定的難度。

經(jīng)過長時(shí)間對(duì)我國點(diǎn)焊應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)查與研究，我們可以發(fā)現(xiàn)異種金屬焊接、不同材料焊接是我國點(diǎn)焊應(yīng)用最廣的方面，因此，在控制思想上，可以選擇第二種控制思想，并根據(jù)網(wǎng)壓、功率因數(shù)這兩種因子建立補(bǔ)償模型。盡管這種控制思想仍然存在著一定的缺陷，但是面對(duì)當(dāng)下我國的點(diǎn)焊應(yīng)用現(xiàn)狀來說，這種思想無疑更適合我國的點(diǎn)焊事業(yè)。

根據(jù)熱量不變的原則，在補(bǔ)償模型建立上，應(yīng)當(dāng)將網(wǎng)壓、功率因數(shù)這兩個(gè)因子同時(shí)考慮進(jìn)去，并確定這二者的變化，用這種變化狀況衡量真實(shí)對(duì)外界參量補(bǔ)償產(chǎn)生的變化。在實(shí)驗(yàn)設(shè)置中，可以通過將網(wǎng)壓、功率因數(shù)這兩者不斷進(jìn)行變化，進(jìn)而制成較為完整的表格，使補(bǔ)償情況能一目了然。

3 單片機(jī)在點(diǎn)焊過程控制上的應(yīng)用

單片機(jī)在點(diǎn)焊質(zhì)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用中已經(jīng)取得了一定的成績，其中，MCS—51單片機(jī)就是點(diǎn)焊過程控制中可以應(yīng)用的一種重要芯片。它的指令較為豐富，因此，盡管“出生”于20世紀(jì)，但現(xiàn)在仍然有所應(yīng)用。它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于可以適用于較多具體場(chǎng)合。

MCS—51單片機(jī)的操作流程是，首先程序開始，然后進(jìn)行初始化，選擇是否焊接，進(jìn)而設(shè)定觸發(fā)角并選擇是否專斷，然后計(jì)算網(wǎng)壓，一旦網(wǎng)壓不正常，就會(huì)立即報(bào)警，如果網(wǎng)壓正常就可以繼續(xù)進(jìn)行下面的步驟。在網(wǎng)壓測(cè)算完畢后就可以計(jì)算功率因數(shù)，如果功率因數(shù)不在合理的范圍內(nèi)，同樣會(huì)連接到報(bào)警系統(tǒng)，而功率因數(shù)若是穩(wěn)定，就需要確定補(bǔ)償，然后進(jìn)行補(bǔ)償，如果不需要補(bǔ)償就可以直接完成焊接，而如果需要補(bǔ)償，就應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行補(bǔ)償，然后報(bào)警，進(jìn)而反復(fù)上述步驟。在焊接結(jié)束后，就需要檢查焊接結(jié)果，如果焊接已經(jīng)達(dá)成了最初的目標(biāo)，那么就可以開始下一輪的焊接，并重新反復(fù)上述步驟。

在這個(gè)操作流程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)其中檢測(cè)、補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行特殊對(duì)待，也就是經(jīng)過一些處理使查表、補(bǔ)償?shù)刃袨槟芨颖憬?，加快整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。在使用過程中，還需要注意用電安全，不能在電流尚未完全結(jié)束的時(shí)刻就開始下一步驟，防止出現(xiàn)安全事故。

結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過多年的發(fā)展，單片機(jī)在點(diǎn)焊過程控制中的應(yīng)用已經(jīng)越發(fā)深入，并且隨著我國單片機(jī)研究水準(zhǔn)與技術(shù)水平不斷發(fā)展與進(jìn)步，單片機(jī)將會(huì)為點(diǎn)焊過程控制提供更多技術(shù)性幫助，使點(diǎn)焊過程控制更加精準(zhǔn)，并能逐漸應(yīng)用到更多材料的焊接之中，為我國焊接事業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

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