单片机在点焊过程控制上的应用

杨成伍

摘 要：单片机，又叫作单片微控制器，其本身属于一种集成电路芯片，其作用并非是完成某项逻辑功能，而是一个单独的微型计算机，目前，单片机在我国各个领域之内的应用已经越发广泛。本文就针对单片机在点焊过程控制上的应用从功能、原理等方面进行了分析，以期能使单片机在点焊过程中有更好的应用。

关键词：单片机；点焊过程；控制

中图分类号：TG434 文献标志码：A

工业点焊过程中的单片机应用可以追溯到20世纪，从那时起，我国就已经出现了由单片机构成的点焊质量控制系统，该系统的主要设计目标是通过单片机这个微控制器实现对点焊过程的控制与数据处理。在点焊过程控制中应用单片机，一方面可以使网压、功率因数等变化得到补偿，另一方面还具有成本低、耗能低、性价比高等特点，现场控制效果较好。

1 点焊质量控制系统的功能

首先，单片机本身就是一个微型计算机，因此，将其应用到大部分设备、行为上有一定的技术优势，并且存在一些经济方面的好处。而点焊过程是一项精确度需求较高的工作，因此，将单片机应用于其中，形成单片机点焊质量控制系统，可以有效控制点焊的质量与水平，并将点焊过程、时间以及电参数等数值的控制做到更加精确。

（1）全面的规范。想要点焊质量有所提升，单片机必须要对点焊的全过程进行全面的规范，小到1°的温差，大到整个点焊过程，无一放过。首先，应当对焊接时间进行设置，设置单位可以是周波，并保证没有误差。并将加热时间总共设置为3段，其中这3个阶段可以分别独立调节周波，在保证3段周波都能在0～49周波的范围之内进行调节。而由于3段热量均可以独自调节，那么，在以0～100%作为调节范围的前提之下，应当将这3段的热量与焊接时间进行适应性组合，保证点焊过程中的热量能对应所焊接的各种不同性能材料。

在规范的内容中，健全的监视功能也应当是其中的一部分，在打磨电极之前，应当确保焊接达到一定点数，然后就可以对网压等状况进行监控。需要注意的是，如果在点焊之初，规范参数设置不合理，也是有可能导致警报信号亮起的，因此，在点焊正式开始之前，应当对参数进行检查，保证参数设置完全符合规范。在监视功能设置上面，除了信号灯闪烁之外，还需要设置一个较为“激烈”的警示音，保证一旦网压出现不正常就能第一时间被发现。在点焊刚结束时，也不应当放松警惕，还应对网压进行实时监控，并经过反复的尝试使控制系统能完全补偿外界因素带来的影响。

（2）针对网压、功率因数等变化进行同时补偿。在使用单片机点焊质量控制系统之前，我国在点焊中一般使用微机控制系统对网压、功率因数进行分时补偿，这种补偿需要有一个大前提，也就是假定那些不需要处理的其他因子都能处于理想的运行或静止状态，一般情况下，想要发生响应，都需要等待一个周波的时间。而反观单片机点焊质量控制系统，它可以在补偿过程中，同时补偿两个因子所发生的变化，经过多次测算，单片机点焊质量控制系统的响应时间只有不到一周波的实践。并且在补偿范围上，单片机系统远远优于微机系统，能保证网压、功率因数始终处于稳定的范围内。在正式施工过程中，单片机系统由于控制箱体积较小所以产生的耗能更低，大大节约了施工成本。

2 控制原理

点焊质量控制系统的设置目的是保证点焊过程中的一些不确定性因素以及这些因素间的复杂关系得到控制，并在合格的前提下形成较为稳定的接头强度。但由于焊点强度是一项极难控制的因素，因此点焊质量控制系统的技术要求始终较高。根据核心几何尺寸可以很大程度决定焊点程度的现状，点焊质量控制系统设计的核心就是稳定焊点几何尺寸。经过多年的发展，我国已经在点焊质量控制系统有了较大的发展与进步，并力求在有效性与经济性这两个方面寻求到平衡。但总的来说，目前有效性、经济性这两者还是不能达成完全统一。

其中，一类控制思想主要包括能量积分监控、动态电阻监控等控制系统，这类控制思想将分析与实验作为基础，想要通过不断实践找出与焊点几何尺寸相关的各种参数。值得一提的是，这类系统在几何尺寸控制上确实取得了一定的成效，但是一些由于客观因素带来的影响却并不在这类控制系统的控制范围内，甚至这种影响还要远大于原本点焊几何尺寸造成的影响。

而另一类控制思想主要包括网压控制、功率因数控制等控制系统，这类系统着重于理论基础，首先要找到影响因素，然后形成稳定外部环境，进而实现补偿。这类控制系统的技术优点很多，例如成本较小、副作用很小等，但是它也存在一定的缺点，也就是在电参量的补偿上虽然有一定的成效，但对其他参数的影响较弱。因此，由上述可以表明，多因子控制仍然存在一定的难度。

经过长时间对我国点焊应用现状的调查与研究，我们可以发现异种金属焊接、不同材料焊接是我国点焊应用最广的方面，因此，在控制思想上，可以选择第二种控制思想，并根据网压、功率因数这两种因子建立补偿模型。尽管这种控制思想仍然存在着一定的缺陷，但是面对当下我国的点焊应用现状来说，这种思想无疑更适合我国的点焊事业。

根据热量不变的原则，在补偿模型建立上，应当将网压、功率因数这两个因子同时考虑进去，并确定这二者的变化，用这种变化状况衡量真实对外界参量补偿产生的变化。在实验设置中，可以通过将网压、功率因数这两者不断进行变化，进而制成较为完整的表格，使补偿情况能一目了然。

3 单片机在点焊过程控制上的应用

单片机在点焊质量控制系统的应用中已经取得了一定的成绩，其中，MCS—51单片机就是点焊过程控制中可以应用的一种重要芯片。它的指令较为丰富，因此，尽管“出生”于20世纪，但现在仍然有所应用。它的技术优势在于可以适用于较多具体场合。

MCS—51单片机的操作流程是，首先程序开始，然后进行初始化，选择是否焊接，进而设定触发角并选择是否专断，然后计算网压，一旦网压不正常，就会立即报警，如果网压正常就可以继续进行下面的步骤。在网压测算完毕后就可以计算功率因数，如果功率因数不在合理的范围内，同样会连接到报警系统，而功率因数若是稳定，就需要确定补偿，然后进行补偿，如果不需要补偿就可以直接完成焊接，而如果需要补偿，就应当先进行补偿，然后报警，进而反复上述步骤。在焊接结束后，就需要检查焊接结果，如果焊接已经达成了最初的目标，那么就可以开始下一轮的焊接，并重新反复上述步骤。

在这个操作流程中，应当针对其中检测、补偿等环节进行特殊对待，也就是经过一些处理使查表、补偿等行为能更加便捷，加快整个系统的运行速度。在使用过程中，还需要注意用电安全，不能在电流尚未完全结束的时刻就开始下一步骤，防止出现安全事故。

结语

综上所述，经过多年的发展，单片机在点焊过程控制中的应用已经越发深入，并且随着我国单片机研究水准与技术水平不断发展与进步，单片机将会为点焊过程控制提供更多技术性帮助，使点焊过程控制更加精准，并能逐渐应用到更多材料的焊接之中，为我国焊接事业的发展提供技术支持。

参考文献

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