單片機在點焊過程控制上的應用

楊成伍

摘 要：單片機，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邏輯功能，而是一個單獨的微型計算機，目前，單片機在我國各個領域之內的應用已經越發廣泛。本文就針對單片機在點焊過程控制上的應用從功能、原理等方面進行了分析，以期能使單片機在點焊過程中有更好的應用。

關鍵詞：單片機；點焊過程；控制

中圖分類號：TG434 文獻標志碼：A

工業點焊過程中的單片機應用可以追溯到20世紀，從那時起，我國就已經出現了由單片機構成的點焊質量控制系統，該系統的主要設計目標是通過單片機這個微控制器實現對點焊過程的控制與數據處理。在點焊過程控制中應用單片機，一方面可以使網壓、功率因數等變化得到補償，另一方面還具有成本低、耗能低、性價比高等特點，現場控制效果較好。

1 點焊質量控制系統的功能

首先，單片機本身就是一個微型計算機，因此，將其應用到大部分設備、行為上有一定的技術優勢，并且存在一些經濟方面的好處。而點焊過程是一項精確度需求較高的工作，因此，將單片機應用于其中，形成單片機點焊質量控制系統，可以有效控制點焊的質量與水平，并將點焊過程、時間以及電參數等數值的控制做到更加精確。

（1）全面的規范。想要點焊質量有所提升，單片機必須要對點焊的全過程進行全面的規范，小到1°的溫差，大到整個點焊過程，無一放過。首先，應當對焊接時間進行設置，設置單位可以是周波，并保證沒有誤差。并將加熱時間總共設置為3段，其中這3個階段可以分別獨立調節周波，在保證3段周波都能在0～49周波的范圍之內進行調節。而由于3段熱量均可以獨自調節，那么，在以0～100%作為調節范圍的前提之下，應當將這3段的熱量與焊接時間進行適應性組合，保證點焊過程中的熱量能對應所焊接的各種不同性能材料。

在規范的內容中，健全的監視功能也應當是其中的一部分，在打磨電極之前，應當確保焊接達到一定點數，然后就可以對網壓等狀況進行監控。需要注意的是，如果在點焊之初，規范參數設置不合理，也是有可能導致警報信號亮起的，因此，在點焊正式開始之前，應當對參數進行檢查，保證參數設置完全符合規范。在監視功能設置上面，除了信號燈閃爍之外，還需要設置一個較為“激烈”的警示音，保證一旦網壓出現不正常就能第一時間被發現。在點焊剛結束時，也不應當放松警惕，還應對網壓進行實時監控，并經過反復的嘗試使控制系統能完全補償外界因素帶來的影響。

（2）針對網壓、功率因數等變化進行同時補償。在使用單片機點焊質量控制系統之前，我國在點焊中一般使用微機控制系統對網壓、功率因數進行分時補償，這種補償需要有一個大前提，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行或靜止狀態，一般情況下，想要發生響應，都需要等待一個周波的時間。而反觀單片機點焊質量控制系統，它可以在補償過程中，同時補償兩個因子所發生的變化，經過多次測算，單片機點焊質量控制系統的響應時間只有不到一周波的實踐。并且在補償范圍上，單片機系統遠遠優于微機系統，能保證網壓、功率因數始終處于穩定的范圍內。在正式施工過程中，單片機系統由于控制箱體積較小所以產生的耗能更低，大大節約了施工成本。

2 控制原理

點焊質量控制系統的設置目的是保證點焊過程中的一些不確定性因素以及這些因素間的復雜關系得到控制，并在合格的前提下形成較為穩定的接頭強度。但由于焊點強度是一項極難控制的因素，因此點焊質量控制系統的技術要求始終較高。根據核心幾何尺寸可以很大程度決定焊點程度的現狀，點焊質量控制系統設計的核心就是穩定焊點幾何尺寸。經過多年的發展，我國已經在點焊質量控制系統有了較大的發展與進步，并力求在有效性與經濟性這兩個方面尋求到平衡。但總的來說，目前有效性、經濟性這兩者還是不能達成完全統一。

其中，一類控制思想主要包括能量積分監控、動態電阻監控等控制系統，這類控制思想將分析與實驗作為基礎，想要通過不斷實踐找出與焊點幾何尺寸相關的各種參數。值得一提的是，這類系統在幾何尺寸控制上確實取得了一定的成效，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的控制范圍內，甚至這種影響還要遠大于原本點焊幾何尺寸造成的影響。

而另一類控制思想主要包括網壓控制、功率因數控制等控制系統，這類系統著重于理論基礎，首先要找到影響因素，然后形成穩定外部環境，進而實現補償。這類控制系統的技術優點很多，例如成本較小、副作用很小等，但是它也存在一定的缺點，也就是在電參量的補償上雖然有一定的成效，但對其他參數的影響較弱。因此，由上述可以表明，多因子控制仍然存在一定的難度。

經過長時間對我國點焊應用現狀的調查與研究，我們可以發現異種金屬焊接、不同材料焊接是我國點焊應用最廣的方面，因此，在控制思想上，可以選擇第二種控制思想，并根據網壓、功率因數這兩種因子建立補償模型。盡管這種控制思想仍然存在著一定的缺陷，但是面對當下我國的點焊應用現狀來說，這種思想無疑更適合我國的點焊事業。

根據熱量不變的原則，在補償模型建立上，應當將網壓、功率因數這兩個因子同時考慮進去，并確定這二者的變化，用這種變化狀況衡量真實對外界參量補償產生的變化。在實驗設置中，可以通過將網壓、功率因數這兩者不斷進行變化，進而制成較為完整的表格，使補償情況能一目了然。

3 單片機在點焊過程控制上的應用

單片機在點焊質量控制系統的應用中已經取得了一定的成績，其中，MCS—51單片機就是點焊過程控制中可以應用的一種重要芯片。它的指令較為豐富，因此，盡管“出生”于20世紀，但現在仍然有所應用。它的技術優勢在于可以適用于較多具體場合。

MCS—51單片機的操作流程是，首先程序開始，然后進行初始化，選擇是否焊接，進而設定觸發角并選擇是否專斷，然后計算網壓，一旦網壓不正常，就會立即報警，如果網壓正常就可以繼續進行下面的步驟。在網壓測算完畢后就可以計算功率因數，如果功率因數不在合理的范圍內，同樣會連接到報警系統，而功率因數若是穩定，就需要確定補償，然后進行補償，如果不需要補償就可以直接完成焊接，而如果需要補償，就應當先進行補償，然后報警，進而反復上述步驟。在焊接結束后，就需要檢查焊接結果，如果焊接已經達成了最初的目標，那么就可以開始下一輪的焊接，并重新反復上述步驟。

在這個操作流程中，應當針對其中檢測、補償等環節進行特殊對待，也就是經過一些處理使查表、補償等行為能更加便捷，加快整個系統的運行速度。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束的時刻就開始下一步驟，防止出現安全事故。

結語

綜上所述，經過多年的發展，單片機在點焊過程控制中的應用已經越發深入，并且隨著我國單片機研究水準與技術水平不斷發展與進步，單片機將會為點焊過程控制提供更多技術性幫助，使點焊過程控制更加精準，并能逐漸應用到更多材料的焊接之中，為我國焊接事業的發展提供技術支持。

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