焊機是汽車生產、金屬加工、機械生產制造、造船、航天等領域的關鍵設備之一。焊機的工作原理是依靠降壓變壓器作為主要部件，被焊接工件和焊絲作為焊機的次級線圈，焊機工作時引燃電弧，產生高溫，焊絲在高溫作用下熔接于被焊接工件的焊縫中，完成焊接工作。

車間焊機多數采用數控系統對焊機的控制，缺乏對焊機焊接參數的有效監控。在很多情況下，因為工作壽命和工作條件有限，車間內焊機的更新頻率可能不一樣，就造成了車間內有大量焊機，可能種類很多，例如小車式埋弧焊機、馬鞍型埋弧自動焊機、窄間隙焊接操作機、接管內壁帶極堆焊焊機、接管氣保護自動堆焊機等各式焊機，所以對焊機的焊接參數的監測就變得尤為重要。因此，德州迪格特電子科技有限公司設計了針對焊機焊接參數和設備狀態的監測，通過可視化界面的方式極大地便捷了工藝人員對焊接過程的監測，并且利用云服務器存儲實時采集的數據與歷史數據對比反映焊機設備狀態。

1 焊機監測系統架構與接口設計

焊機監測系統架構：其中，A/D 轉換、標準數據接口、觸摸顯示屏接口和 WiFi/5G 模塊接口分別采用了 MCC 118 數據集模塊（HAT）、Modbus 接口、HDMI 接口和高速網口。

1.1 A/D 轉換模塊

工業焊機需要將檢測到的連續變化的模擬量如：電壓、電流、速度、溫度、壓強等轉變成離散的數字量，才可以輸入到計算機中進行數據處理和存儲。這些模擬量經過傳感器轉變成電信號（一般為電壓信號），經過放大器放大后，就需要經過一定的處理變成數字量，實現模擬量到數字量的轉變。

數據采集模塊（HAT）設備為 8 通道高速電壓采集，起始通道為 Chan0，采集通道數量為 5路，通道 Chan0，Chan1，Chan2，Chan3，Chan4 分別為焊接電流、焊接電壓、熱絲電流、熱絲電壓、送絲速度，采集到的數據一般為電壓信號，根據各種傳感器的輸出計算公式來實現傳感器的輸出值與工業焊機實際輸出值的變換。

1.2 標準數據接口

標準數據接口可以直接從數控系統內部獲取數據。Modbus 是一種串行通信協議，用于可編程 邏 輯 控 制 器（Programmable logic controllers，PLCs）。Modbus 已經成為工業領域通信協議的業界標準，并且現在是工業電子設備之間常用的連接方式。Modbus 通信的設備都將分配一個唯一的地址，所有的設備都可以發 Modbus 命令，

命令里包括了設備地址、校驗和信息。校驗碼就決定了通信傳輸接收方的準確。標準數據接口這種采集方式就不需要外部傳感器間接獲得加工數據。

1.3 觸屏顯示接口

觸屏顯示接口采用的是高清多媒體接口，高清多媒體接口用來連接樹莓派與觸摸顯示屏進行通信，觸屏顯示器的作用主要是作為上位機人機交互界面。對于采集數據的可視化，利用可視化方式以適應工藝的要求，操作人員可以方便讀取傳感器數據。

1.4 WiFi/5G 模塊接口

WiFi 模塊是一種短程無線傳輸技術，能夠在多距離內實現互聯網接入的無線電信號。

WiFi 網絡中數據傳輸快速穩定，可以很好地滿足工業焊機數據的上傳需求，而且 WiFi 網絡能夠實現自動的適應調整，具有很好的穩定性與可靠性。WiFi 網絡的方便很好地避免了線纜走線等困難，使得監測成本得到了降低，所以基于 WiFi 模塊的技術很大地推動了傳統監測手段的更新換代，極大提高了生產監管效率。

1.5報警功能

工業焊機設備狀態的不同決定了系統報警提示的不同種類，系統的報警種類主要有焊接電流的超閾值、焊接電壓的超閾值、送絲速度的超閾值等，報警的方式主要有LED 二極管和蜂鳴器報警和數據記錄器或者 Web 服務器顯示報警的種類，能夠對異常工業焊機設備狀態的報警，并進行急停避免危險事故。

2 監控系統的運行

德州迪格特電子科技有限公司焊機監測系統運行流程如下：

2.1 焊機設備設置焊接參數，主要包括焊接電流、焊接電壓、送絲速度等；

2.2登錄數據記錄器或者 Web 服務器設置焊機監測系統采集通道數，分配各個采集通道對應的采集數據，設置采樣率和樣本數，設置數據保存路徑；

2.3焊機開機發送焊機工作信號給采集系統，采集系統接收工作信號開始工作，數據開始正常采集，采集到的數據自動保存在后臺CSV 文件；

2.4焊機關機發送停機信號給采集系統，采集系統接收到停機信號就停止數據采集，CSV 文件上傳到數據庫存儲。

3 結語

德州迪格特電子科技有限公司焊機監測系統對通過工業焊機設備狀態智能監測的設計與測試運行，焊機與數據采集系統能夠協同運行，實現了工業焊機設備狀態的有效實時監測，可視化的數據曲線方便了操作人員對于整個焊接過程的監測，后臺存儲到本地的CSV 文件數據和數據庫數據也為離線的工藝數據分析提供了大量的數據基礎，為后期尋求最優焊接工藝參數設計提供了依據。

審核編輯 黃宇