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倍福基于PC的控制技术在焊接设备上的应用
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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。
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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