华恒公司采用Beckhoff基于PC的控制技术及产品来开发新一代焊接电源设备的控制系统。控制器采用的是Beckhoff经济型面板式PC，金属外壳，同时，采用了Beckhoff的EtherCAT总线连接外围I/O。EtherCAT 总线及其 I/O 的快速性以及较强的抗干扰能力有利于确保电流脉冲及波形的精确性。
焊接设备广泛应用于轮船、钢铁、航天航空、汽车制造、建筑、锅炉以及石化医药等领域。据统计，世界钢产量50% 以上都需要用焊接设备将其制成成品。焊接设备已成为现代工业最重要的加工工艺装备之一。07年我国仅电焊机的产量就达74 万多台。08年受金融风暴影响，行业产能下滑严重。但许多有战略眼光的公司则利用生产的淡季完成了设备的更新换代。春江水暖鸭先知，随着经济的复苏，作为基础工业的焊接设备更早感知到了行业的回暖。华恒公司从设计自己的单片机控制系统伊始，就一直努力寻求一个统一的开发平台来整合和优化开发资源。
坐落于昆山留学生创业园区的华恒焊接设备公司是国内最早从事数控焊接成套装备开发的企业之一。其主要产品有焊接电源、自动焊专机以及机器人等。作为国内焊接市场的领导者，华恒焊接坚持以技术为核心 ，勇于创新，迄今已拥有66项专利技术。PLASMA、TIG、MIG等焊接装备市场占有率位居前列。
焊接电源设备的控制要求及实现
焊接电源设备需要整合电流控制、运动控制、保护气控制、弧长控制及跟踪、快速诊断等功能。由于焊接设备的工作环境恶劣，电流起弧及焊接时会出现较大干扰，因此系统必须具有很强的抗干扰能力。控制器采用的是Beckhoff 经济型面板式PC，金属外壳，前面板保护等级达IP 65。同时，采用了 Beckhoff 的EtherCAT总线连接外围I/O。EtherCAT总线及其I/O的快速性（总线周期可以远小于 1 ms）以及较强的抗干扰能力有利于确保电流脉冲及波形的精确性。采用EtherCAT 总线的另一个原因是其具备优异的诊断能力。华恒电气开48成形工艺/钢板加工华恒公司的大型管焊专机发部组长任辉解释道：“开始时，我们也担心EtherCAT 及其模块的抗干扰能力，但最终实践证明我们的选择是正确的。而且基于EtherCAT总线的新产品层出不穷，这大大丰富了我们的选型范围。”
焊接设备控制框图：TwinCAT软件的高度灵活性是实现系统功能的关键
焊接电源设备需要给用户提供交直流、脉冲等焊接方式。由于采用高频脉冲焊能够有效地减少热积累对焊缝成形造成的影响，使焊缝成形均匀一致，所以对脉冲电流的精确控制是该设备控制需要实现的核心功能之一。电流脉冲峰基值时间要求精确到毫秒以下，采用传统的定时器方式生成的脉冲则无法达到这么高的精度。在Beckhoff 基于PC 的控制系统中，PLC以固定的周期扫描，不受程序长短影响，且周期最低可至50微秒；此外，PLC 还支持多任务独立运行。华恒公司的焊接电源设备充分利用了TwinCAT PLC 软件的系统特性来生成电流脉冲：设立一个快速任务专门用于处理脉冲，从而使得生成的脉冲精确无误。在生成的脉冲波形中，峰值和基值电流幅值时间均可灵活设定调整，结合TwinCAT NC功能也很容易实现电流峰基值时间和旋转速度峰值的同步。同时，电流脉冲边缘可以锁定。由TwinCAT 软件控制的电流自动衰减过程迅速而准确。
焊接过程中要求横摆启动迅速，定位精确，焊接结束时能自动完成衰减并最终停在原点。TwinCAT 整合了强大的运动控制和PLC 控制功能，可以同时控制伺服轴、步进轴、液压轴等。本系统利用NC 驱动经济型步进电机轴来实现此功能。Beckhoff 紧凑型步进电机端子模块KL2541集成了脉冲控制和驱动功能，自带增量编码器反馈接口，8-50 V宽频电压输入，但体积只有普通端子模块的两倍，几乎就是为华恒小巧的控制柜量身定做的。端子模块上自带两路快速数字量输入接口，可用作原点或限位开关等。模块可自动侦测A、B相开路，过流、过速、堵转等故障。KL2541内部带有PWM电流控制，可以做到64细分。最高脉冲频率为125 K。通过NC功能及MC标准功能块可以实现定位、调速等运动控制功能。由于焊接时电弧会发生变化，若要提高焊接过程的均匀性，必须进行弧长跟踪并快速调节焊极与工件的距离，以确保弧长和设定的数值一致。由于动态实时调节电机的速度与距离的频率极高，传统的基于 PLC 的运动控制系统很难实现此功能。采用TwinCAT NC 的运动控制功能实现的弧长跟踪，效果令人非常满意。
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