熊谷公司有一支成熟的科研開發(fā)技術(shù)團隊，有十幾年的焊機研究開發(fā)經(jīng)驗，并已經(jīng)成功地設(shè)計開發(fā)過多款數(shù)字化焊機，具有豐富的研發(fā)經(jīng)驗。為客戶量身定制焊接工藝。今天我們就來解密一款全數(shù)字多功能管道焊接機 DPS-500P的設(shè)計理念。在新焊機的研究開發(fā)中，我們還引進了集成電路芯片設(shè)計的理念和流程，使設(shè)計的水準(zhǔn)跟上國際國內(nèi)的先進水平。是一款焊接性能優(yōu)秀的管道焊接機，焊接工藝成熟完善，可與熊谷的管道自動焊機 配套使用。

圖：焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

我們在DPS-500P焊機研發(fā)中采用top-down的設(shè)計方法，由焊接工藝對焊接電源的要求提出焊機的系統(tǒng)指標(biāo)，進而得出具體的電路指標(biāo)。引入了計算機仿真技術(shù)，通過深入研究新型新工藝電力電子器件、電磁元件等器件，在做出正確的器件選擇后，建立器件模型。

圖：DPS-500P焊機top-down設(shè)計流程

DPS-500P的主電路采用了成熟的軟開關(guān)電路拓撲結(jié)構(gòu)，我們通過完整的理論分析和計算，在實驗測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了實際選用的功率二極管基于物理的解析模型（包括動態(tài)熱效應(yīng)）；建立了實際選用IGBT的行為模型（包括動態(tài)熱效應(yīng)）；提取了主變壓器的線性模型；在器件模型基礎(chǔ)上建立了主回路的電路模型，同時建立了控制電路的等效模型，實現(xiàn)了完整的閉環(huán)瞬態(tài)仿真。為了實現(xiàn)最優(yōu)的環(huán)路控制，建立了主電路及其控制電路的小信號模型，通過解析計算出最佳的斜率補償和頻率補償參數(shù)。電路仿真的結(jié)果和變化趨勢完全符合理論計算的結(jié)果，滿足了焊機的設(shè)計指標(biāo)要求。

圖：焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

控制方面，作為全數(shù)字控制焊機，DPS-500P采用了新開發(fā)的基于高性能DSP的全數(shù)字控制平臺，相對于傳統(tǒng)的基于分立元件或ASIC的架構(gòu),高度緊湊的DSP控制系統(tǒng)具有更高的性能和靈活性，高性能DSP和為焊機控制特別設(shè)計的多任務(wù)多優(yōu)先級實時系統(tǒng)可以應(yīng)付50KHz以上的逆變頻率，從焊接波形生成到PWM信號輸出均在一顆DSP內(nèi)實現(xiàn)，通過精確的軟件控制實現(xiàn)了自適應(yīng)偏磁抑制(不再需要原邊隔直電容)、靈活的死區(qū)控制和可變的補償網(wǎng)絡(luò)，緊湊的結(jié)構(gòu)帶來低系統(tǒng)延時和高采樣精度，從而使純軟件的精確波控得以實現(xiàn)并達到高性能。全數(shù)字控制也使系統(tǒng)各部分可以嚴格地模塊化，提高可靠性和可移植性。

圖：俄羅斯焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

在焊接控制算法的研究上，我們?yōu)镈PS-500P建立了焊接過程仿真模型作為焊接算法研究的前期實驗平臺，首先建立了數(shù)學(xué)模型，主要包括電路模型（包含焊接電源、電纜、電極、電弧）、熔滴力學(xué)模型、電極的熔化率模型等，進而建立了焊接控制算法數(shù)學(xué)模型，包括內(nèi)環(huán)電流電壓控制模型、弧長控制模型、金屬過渡控制模型、波形發(fā)生模型，通過仿真和實測相結(jié)合來驗證、修正和優(yōu)化控制算法。計算機仿真和實驗相結(jié)合是進行焊接控制算法研究的快速經(jīng)濟的方法，仿真的介入可以減少焊接試驗的次數(shù)，試驗也更有針對性。

圖：焊工正在使用管道焊接機進行管道焊接

由于MIG/MAG焊系統(tǒng)中的復(fù)雜性、非線性等特點，對過程的定量控制比較困難，實際的焊接試驗也是不可缺少的，我們利用先進的高速攝像系統(tǒng)，結(jié)合自主研制的高速數(shù)據(jù)采集裝置建立了焊接試驗平臺，進行了大量試驗，對各種不同控制和過渡方式下的熔滴、熔池和電弧的特性進行了深入的研究，積累了大量數(shù)據(jù)，為建立并不斷豐富焊接專家系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。

圖：熔滴過渡高速攝像（PST短路過渡，80實心絲脈沖，Metalloy80N1金屬粉芯絲脈沖）

成都熊谷加世電器有限公司是從事智能化焊接系統(tǒng)（管道全自動焊機）、IGBT逆變式和引擎驅(qū)動式焊機的研發(fā)制造以及提供管道焊接整體解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有布局合理、反應(yīng)快速的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，始終堅持“快速反應(yīng)，創(chuàng)造感動”的服務(wù)理念，為用戶提供全方位的技術(shù)支持。尤其是對大型管道工程實行的貼身服務(wù)，深受用戶好評。咨詢熱線：400-8080-663