摘　要：当前国际弧焊电源的发展趋势是在逆变电源的基础上，引入微机控制技术，实现多功能焊接以及提高智能化水平。相比之下，我国在此领域进展不大。本文介绍一种自行研制开发的微机控制多功能组合式气体保护焊机。

关键词：微机控制；多功能；专家系统

1　前言

在本课题研究中，我们着重解决了两个问题：其一，将单片机控制系统成功地运用于弧焊电源领域，并形成包括数据采集、PID运算、输出特性控制等一套完善的闭环控制系统；其二，解决了工业弧焊电源，特别是逆变式电源及高频发生器等强干扰源对单片机系统的干扰问题，使整个设备能十分可靠地运行。

2　基本工作原理

课题的技术要求如下：主机设备具有多种外特性输出功能，当和CO2焊控制箱以及送丝机组合时，可以构成MIG/MAG及CO2焊机，并且具有专家系统、一元化控制、自保非自保、弧坑填充、削小球处理等功能。当和TIG焊控制箱组合时可构成TIG焊机，并且具有接触引弧与高频引弧、脉冲输出等功能。单独使用时，主机可作为手工弧焊电源。

根据技术要求，我们将整个课题的设计思路按如下方式设定：

主机采用晶闸管逆变式主回路设计，取其技术成熟、动态响应迅速、性能可靠、效率高等优点。而控制回路采用工业控制中常用的16位单片机8098最小系统，由它完成参数给定、参数运算、电流反馈、电压反馈、反压检测及频率调制等几乎所有的重要工作。协调整个焊机的正常运行，并获得所需的各种特性。

CO2控制箱与TIG控制箱均由8位单片机8951作为主控制系统，与模拟控制相比，它在参数设置、参数给定、规范储存与调用、数据的接收与传送等方面具有十分明显的优越性。即使在生产成本上由于工控单片机的价格大幅降低也并不逊色于模拟电路。主机与控制箱的数据交换采用了单片机间常用的串行通信方式。实践证明，本方法简便易行，性能也十分可靠。在实施了奇偶校验方法与一定的抗干扰措施后，即使在TIG焊高频引弧的时候，也几乎不存在误码的可能。

不同的焊接方式是由主机根据控制箱传递的特征码自动识别的。当主机通电后，它自动设置为手工焊状态，此时如果输出端接入焊钳与焊条，可施行直流手工弧焊。在空载状态下，TIG焊或者CO2焊控制箱通电后，它们将向主机发出不同的特征码，主机根据接收到的特征码，自动转换焊接方式，并协同控制箱可进行TIG焊或者CO2焊。主机面板有指示灯自动显示当前工作状态为MMA、TIG或者是CO2方式。当控制箱关电后，主机又可自动回复到手工焊状态。

TIG焊与CO2焊参数的给定是由对应控制箱面板的预置键输入控制箱，再由控制箱将数据传递主机。而手工焊的给定是主机面板上给定电位器直接预置。

3　主机工作原理

晶闸管逆变电路是一种“调频控制”技术，原理框图如图1所示。由于其原理已经普及，此处不再赘述。

图1　ZD7—500WZ电源原理框图

图2是主控制电路原理框图。8098单片机系统采用悬浮式供电的方式，与其它控制回路及主电路完全隔离，甚至“地线”也是分开设置的。这是一种消除线间干扰的极好方法。单片机的三个高速输入口HSI1～HSI3分别用于采样给定值、电压值与电流值。这三个参数均由硬件电路进行滤波、整形、放大处理后，经V/F转换电路送入单片机输入端口。8098的高速转入口HSI可以十分方便地读取输入信号的频率，通过频率值对应于电压值的运算，单片机便可获得需采样的三个参数值。而单片机的两路高速输出口HSO0与HSO1分别输出两路触发脉冲信号，这两路信号经控制电路放大后输入晶闸管触发极用于控制逆变器的逆变频率，达到调节输出的作用。单片机的外部中断口EXTINT用于反压检测，此信号协调逆变器的正常工作，防止发生自通。