前言        數(shù)字信號(hào)處理相對(duì)于模擬信號(hào)處理具有很大的優(yōu)越性，表現(xiàn)在精度高、靈活性大、可靠性好以及易于大規(guī)模集成等方面。以錄音系統(tǒng)為例，模擬錄音系統(tǒng)的信噪比一般在60分貝左右，而一個(gè)16位的數(shù)字錄音系統(tǒng)的信噪比可以達(dá)到96分貝，高出模擬錄音系統(tǒng)60多倍^[1]。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)因此在通信、語(yǔ)音處理、圖形/圖象處理、自動(dòng)控制、儀器儀表、醫(yī)學(xué)電子、軍事與尖端科技、計(jì)算機(jī)與工作站、消費(fèi)電子等諸多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。         作為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與弧焊工藝結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)字化焊機(jī)的出現(xiàn)引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。關(guān)注的焦點(diǎn)，首先是數(shù)字化焊接的概念及其特點(diǎn)，其次是數(shù)字化焊機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式，最后是數(shù)字化焊機(jī)對(duì)整個(gè)焊接生產(chǎn)工藝的推動(dòng)作用。 1  數(shù)字化焊機(jī)及其特點(diǎn)         因?yàn)閿?shù)字化焊機(jī)出現(xiàn)的比較晚，例如Fronius是在1998年才開始進(jìn)行數(shù)字化焊機(jī)的生產(chǎn)，因此到目前為止還沒有形成數(shù)字化焊機(jī)的統(tǒng)一的，得到各個(gè)方面認(rèn)同的定義。我們理解，所謂數(shù)字化焊機(jī)應(yīng)當(dāng)是指這樣一些焊機(jī)，它們主要的控制電路由傳統(tǒng)的模擬技術(shù)直接被數(shù)字技術(shù)所代替，在控制電路中的控制信號(hào)也隨之由模擬信號(hào)過渡到0/1編碼的數(shù)字信號(hào)。         在計(jì)算控制技術(shù)的發(fā)展中經(jīng)歷過兩個(gè)關(guān)鍵的階段，即開創(chuàng)時(shí)期和直接數(shù)字控制時(shí)期。在開創(chuàng)時(shí)期，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)速度慢、價(jià)格高，也不可靠，因此這個(gè)階段的計(jì)算控制主要以兩種方式進(jìn)行，一種方式是計(jì)算機(jī)打印出指令給操作者，另一種方式是計(jì)算機(jī)修改模擬調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。進(jìn)入到直接數(shù)字控制時(shí)期后，計(jì)算機(jī)的任務(wù)不再局限于向操作者發(fā)送指令和修改模擬調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，而是直接替代了模擬調(diào)節(jié)器的功能^[2]。         應(yīng)當(dāng)指出，在數(shù)字化焊機(jī)的發(fā)展中同樣有與此類似的兩個(gè)階段。以8098或80C196為代表的單片機(jī)控制弧焊電源基本上屬于數(shù)字化焊機(jī)開創(chuàng)時(shí)期的產(chǎn)品。其主要特征就是單片機(jī)在焊機(jī)中的主要作用是完成焊機(jī)的管理和焊接參數(shù)的給定，焊接工藝中的恒壓、恒流控制則通過模擬的PI控制器來完成。當(dāng)然這并不是絕對(duì)的，并不是所有的單片機(jī)控制的弧焊電源都是僅僅利用單片機(jī)完成了焊接參數(shù)的給定。在某些單片機(jī)控制的可控硅焊機(jī)中，從參數(shù)設(shè)定、焊接參數(shù)反饋采樣、PI控制，一直到可控硅觸發(fā)脈沖的發(fā)生都是由單片機(jī)完成的。這種情況下的單片機(jī)控制的弧焊電源就應(yīng)當(dāng)屬于直接數(shù)字控制時(shí)期的產(chǎn)品。         從某種意義上說，只有在數(shù)字化焊機(jī)進(jìn)入到直接數(shù)字化階段才真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，才充分體現(xiàn)出了數(shù)字化控制所帶來的種種優(yōu)勢(shì)。總體上講，數(shù)字化控制優(yōu)越于模擬控制主要表現(xiàn)在靈活性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、控制精度高、接口兼容性好等幾個(gè)方面。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#         不言而喻，數(shù)字化控制具有很好的系統(tǒng)靈活性。對(duì)于模擬系統(tǒng)，系統(tǒng)的配置和增益由阻容網(wǎng)絡(luò)等硬件參數(shù)所決定，一旦確定就很難改變。而對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)，這一切僅僅是改變軟件而已。對(duì)于數(shù)字化焊機(jī)來說，靈活性意味著同一套硬件電路可以實(shí)現(xiàn)不同的焊接工藝控制，對(duì)于不同焊接工藝方法和不同焊絲材料、直徑可以選用不同的控制策略、控制參數(shù)，從而使焊機(jī)在實(shí)現(xiàn)多功能集成的同時(shí)，每一種焊接工藝方法的工藝效果也將得到大幅度的提高。以CO₂焊接短路過渡的波形控制為例，短路時(shí)的電流波形決定了其焊接飛濺的大小和焊縫成型的好壞，并且對(duì)于不同的焊絲直徑和焊接工藝區(qū)間，最佳的電流波形會(huì)有所區(qū)別。在采用模擬控制時(shí)，我們往往是按照兼顧整個(gè)工藝區(qū)間的原則來選取電流波形，這樣就必然造成部分區(qū)間的工藝效果的不理想。數(shù)字化控制的靈活性同時(shí)也體現(xiàn)在數(shù)字化焊機(jī)的控制軟件的在線升級(jí)的功能上。目前技術(shù)上比較先進(jìn)的數(shù)字化焊機(jī)在存儲(chǔ)器的選擇上從E²PROM過度到了Flash，在電路設(shè)計(jì)上也增加了在線的Flash編程功能。因此，對(duì)于這種數(shù)字化焊機(jī)的控制程序升級(jí)或在線調(diào)試修改，不再需要E²PROM的插拔、紫外線清除、編程寫入，而是簡(jiǎn)單地通過通用的RS232串行通訊接口進(jìn)行Flash編程來完成。         數(shù)字化焊機(jī)的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是它具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。在模擬系統(tǒng)中，信號(hào)的處理是通過有源或無(wú)源的電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，處理參數(shù)的設(shè)定通過電阻、電容參數(shù)的選擇來完成。這樣在模擬系統(tǒng)中阻容參數(shù)的容差、漂移必然導(dǎo)致控制器參數(shù)的變化，一方面模擬控制的溫度穩(wěn)定性較差，另一方面模擬控制時(shí)的產(chǎn)品一致性難以保證。而在數(shù)字化控制中，信號(hào)的處理或控制算法的實(shí)施是通過軟件的加/減、乘/除運(yùn)算來完成的，因此其穩(wěn)定性好，產(chǎn)品的一致性也得到了很好的保證。         數(shù)字化焊機(jī)具有更高的控制精度。模擬控制的精度一般由元件參數(shù)值引起的誤差和運(yùn)算放大器非理想特性參數(shù)（如A_d、A_CM、U_OS、I_OS、噪聲等）引起的誤差所決定。以反向放大器電阻網(wǎng)絡(luò)引起放大倍數(shù)的相對(duì)誤差為例，放大倍數(shù)，其相對(duì)誤差 ，這里 為電阻R₁和R₂的相對(duì)誤差^[3]。如果R₁和R#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#₂的相對(duì)誤差同為±5%，則放大倍數(shù)的相對(duì)誤差為±10%。實(shí)際的模擬放大電路的誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值，只要保證R₁和R₂具有相同的相對(duì)誤差，即保證R₂和R₁比值的精確，就可獲得精確的放大倍數(shù)。即使R₁和R₂不相等，當(dāng)誤差均偏正或偏負(fù)也可以補(bǔ)償一部分誤差。但是模擬控制由于多級(jí)處理的誤差積累和噪聲的逐級(jí)放大，因此它的總體誤差較高。而數(shù)字化控制的精度僅僅與模-數(shù)轉(zhuǎn)化的量化誤差及系統(tǒng)有限字長(zhǎng)有關(guān)，如果對(duì)一個(gè)0~10V變化的信號(hào)進(jìn)行10位模-數(shù)轉(zhuǎn)化的話，模-數(shù)轉(zhuǎn)化中的量化誤差為，因此數(shù)字化控制常常可以獲得很高的精度。         數(shù)字化焊機(jī)的接口兼容性好。由于數(shù)字化焊機(jī)大量采用了單片機(jī)、DSP等數(shù)字芯片，因此PC機(jī)與數(shù)字化焊機(jī)、數(shù)字化焊機(jī)與機(jī)器人以及數(shù)字化焊機(jī)內(nèi)部的電源與送絲機(jī)、電源與水冷裝置、電源與焊槍之間的通訊接口就可以非常方便地實(shí)現(xiàn)。相信隨著現(xiàn)代焊接生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化管理的發(fā)展和普及，數(shù)字化焊機(jī)以其良好的接口兼容性必然會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。         數(shù)字化焊機(jī)具有與傳統(tǒng)模擬控制焊機(jī)相比具有無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)。但是，處理速度慢和抗干擾能力差是數(shù)字控制的主要缺點(diǎn)，因此在數(shù)字化焊機(jī)的實(shí)現(xiàn)中必須通過合理的控制芯片選擇和整體設(shè)計(jì)滿足弧焊工藝對(duì)處理速度的最低要求，并且要采取有效的抗干擾措施，使數(shù)字控制電路適應(yīng)高輻射、強(qiáng)電磁干擾的弧焊工藝環(huán)境。 2  數(shù)字化焊機(jī)的實(shí)現(xiàn)         焊機(jī)向數(shù)字化方向發(fā)展，包含兩方面的內(nèi)容。一個(gè)是主電路的數(shù)字化，另一個(gè)是控制電路的數(shù)字化。 2.1  主電路的數(shù)字化 圖1  模擬焊機(jī)主電路框圖         焊接電源具有低電壓、大電流的特點(diǎn)，為了滿足焊接電源這個(gè)特性要求，可以通過多種設(shè)計(jì)方式來實(shí)現(xiàn)。在焊接電源的設(shè)計(jì)中，變壓器的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。在焊接電源中，變壓器一方面滿足電流、電壓的匹配要求，另一方面對(duì)送電回路和焊接回路進(jìn)行電氣隔離。更為重要的是變壓器在能量傳輸回路中的位置決定了焊接電源的體積和質(zhì)量。 圖2  模擬焊機(jī)輸出電流波形        圖2為模擬式焊機(jī)的主電路框圖。這種電源由一個(gè)工頻變壓器、三相整流橋和一個(gè)晶體管組組成，晶體管組在回路中的作用相當(dāng)于負(fù)載的串聯(lián)電阻。晶體管組工作在放大區(qū)，焊接中不需要的電壓消耗在晶體管組的#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#C、E極之間，因此功耗極大，晶體管組需要水冷。這種焊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是晶體管組的能耗大，因此基本上已經(jīng)被其它類型的電源所取代。         與模擬式焊機(jī)不同，在開關(guān)電源中晶體管組工作在開關(guān)態(tài)，主電路如圖3所示。開關(guān)電源主要由工頻變壓器、整流橋和半導(dǎo)體開關(guān)組成。半導(dǎo)體開關(guān)按照某一固定頻率周期性地開通/關(guān)斷（如每秒開通/關(guān)斷20000次，對(duì)應(yīng)頻率20KHz），如果以理想開關(guān)來分析圖3所示的電路的話，無(wú)論是在開通狀態(tài)還是關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)的損耗為零。 圖3開關(guān)電源的主電路框圖 在實(shí)際的工作中，由于采用IGBT、MOSFET或雙極性晶體管等作為開關(guān)器件，總會(huì)存在一定的功率損耗，但是與模擬焊機(jī)的損耗相比較，這個(gè)損耗是可以忽略不計(jì)的。以一臺(tái)20KW開關(guān)電源為例，由于現(xiàn)代電力電子開關(guān)多為電壓驅(qū)動(dòng)型，所需要的電流極小，控制電路只需要幾瓦的功率就可以滿足要求。除了效率高而外，開關(guān)電源另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的工作頻率高。開關(guān)電源的工作頻率越高，則回路輸出電流的紋波越小，響應(yīng)速度就越快，因此焊機(jī)就獲得了更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。表1列舉了在開關(guān)型焊機(jī)中采用的不同開關(guān)器件和與之相對(duì)應(yīng)的典型開關(guān)頻率。 表1開關(guān)電源中采用的開關(guān)器件-開關(guān)頻率        在開關(guān)電源中為了在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)功率輸出，觸發(fā)脈沖的導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間的比率（或占空比）必須可調(diào)。如圖4所示，占空比高則輸出較高的平均電流值，占空比低則輸出較低的平均電流值。這種調(diào)節(jié)方式叫做脈沖寬度調(diào)節(jié)（PWM）。目前幾乎所有的全控功率開關(guān)逆變電源和開關(guān)電源中都采用PWM形式的控制電路。 圖4  開關(guān)電源的輸出電流         焊接電源從模擬式焊機(jī)發(fā)展到開關(guān)式焊機(jī)，實(shí)際上是完成了焊接電源從模擬到數(shù)字化的跨越。焊接電源主電路的數(shù)字化使得焊接電源在兩方面的性能上獲得了提高： 1. 焊接電源的功率損耗大大地減少，使得焊接電源的效率達(dá)到90%以上。 2. 隨著工作頻率的提高，回路輸出電流的紋波更小，響應(yīng)速度更快，因此焊機(jī)獲得了更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。      在變壓器的設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常使用公式1，  （公式1） 式中：V₁為變壓器一次的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位為V；             B_m為變壓器鐵心材料的磁通密度的最大值，單位T；             N1為變壓器原邊繞組的匝數(shù)；             S為鐵心截面積，單位 cm²；             f為變壓器的工作頻率，單位Hz； #p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 圖5 變壓器體積-工作頻率關(guān)系曲線 因此，變壓器的質(zhì)量、體積與頻率成反比。變壓器的工作頻率越高，即f越大，則變壓器繞組的匝數(shù)N₁越少及鐵心的截面積S越小，因此它的質(zhì)量越小、體積越小。圖5為變壓器體積-頻率曲線。如果把變壓器放在開關(guān)器件的后面，如圖6所示，我們就得到了弧焊逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)。這時(shí)，變壓器的工作頻率由50Hz提高到我們經(jīng)常提到的20KHz的逆變頻率，有些設(shè)計(jì)甚至可以達(dá)到100KHz。因此弧焊逆變電源與開關(guān)電源相比，又具有了體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。 圖6  逆變式電源主電路框圖 弧焊逆變電源起源于晶閘管逆變弧焊電源，盡管晶閘管的電壓及電流容量可以制造得較高，控制的功率大，但是由于它是一種半控型開關(guān)器件，一旦觸發(fā)后不能自行關(guān)斷，因此需要強(qiáng)制關(guān)斷，造成電路復(fù)雜。同時(shí)晶閘管的開關(guān)速度慢，工作頻率低，只能工作在5KHz以下的范圍內(nèi)。從80年代開始，功率開關(guān)器件無(wú)論在種類上，還是在容量（電流、電壓等級(jí)）上都有了很大的發(fā)展。從目前的應(yīng)用來看，采用MOSFET、IGBT作為功率開關(guān)是弧焊逆變電源的主流，有向智能功率模塊（SPIC）方向發(fā)展的趨勢(shì)。 2.2  控制電路的數(shù)字化         數(shù)字信號(hào)處理由模擬信號(hào)的濾波、模/數(shù)轉(zhuǎn)化、數(shù)字化處理、數(shù)/模轉(zhuǎn)化、平滑濾波等環(huán)節(jié)組成，最終輸出模擬控制量從而完成對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化處理。對(duì)于數(shù)字化處理環(huán)節(jié)，目前的技術(shù)發(fā)展水平上，我們大致可選擇數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、通用微處理器（MPU）、微控制器（MCU）三類作為處理芯片。通用微處理器（MPU）大量應(yīng)用于計(jì)算機(jī)（PC機(jī)），由于其體積大、功耗較高、價(jià)格比較高，盡管具有很高的數(shù)字信號(hào)處理能力，但是很少在工業(yè)控制中采用，尤其是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。應(yīng)用比較普遍的是微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器。微控制器就是國(guó)內(nèi)所說的單片機(jī)，具有較強(qiáng)的事件處理能力，中斷、I/O資源豐富，國(guó)內(nèi)經(jīng)過十幾年，近二十年的開發(fā)應(yīng)用，中文資料比較多，開發(fā)的軟、硬件條件比較好。但是微控制器的數(shù)據(jù)處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于數(shù)據(jù)信號(hào)處理器，往往在實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)處理量大的系統(tǒng)中不能勝任。數(shù)字信號(hào)處理器的英文定義如：In brief, DSPs are processors or microcomputers whose hardware, software, and instruction sets are optimized for high-speed numeric processing applications—an essential for processing digital data representing analog signals in real time. ^[4]正是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理器具備了較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，它在嵌入式系統(tǒng)中得到了極其廣泛的應(yīng)用，如手機(jī)、聲卡、圖象采集卡、馬達(dá)控制等等。另外為了提高#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#通用微處理器和微控制器的數(shù)據(jù)處理能力，DSP有與二者融合的趨勢(shì)。如Pentium MMX之后的通用微處理器融入了DSP的功能以提高網(wǎng)絡(luò)功能，而西門子的32位TriCore系列單片機(jī)把RISC（MPU）、MCU與DSP的功能集成在一塊芯片的內(nèi)核中^[5]。 圖7  模擬控制弧焊逆變電源的控制系統(tǒng)框圖         一般的弧焊逆變電源的如圖7所示，控制回路是由無(wú)源或有源器件組成的模擬系統(tǒng)。焊接電流、電壓等參數(shù)通過傳感器LEM塊采樣，負(fù)反饋到控制回路。反饋量與給定信號(hào)比較，經(jīng)過PI控制器輸出到PWM控制芯片，PWM信號(hào)則經(jīng)過功率放大、隔離來觸發(fā)功率開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷，完成系統(tǒng)的閉環(huán)控制。         模擬控制系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是進(jìn)行復(fù)雜處理的能力有限、元器件數(shù)量多，并且控制器的參數(shù)由電阻、電容等分立元件的參數(shù)決定，控制器的調(diào)試復(fù)雜、靈活性差。同時(shí)電阻、電容的參數(shù)分布影響控制器的一致性，參數(shù)的穩(wěn)定性差如溫度漂移影響控制器的穩(wěn)定性。因此有必要進(jìn)行弧焊逆變電源的數(shù)字化的研究。單片機(jī)控制的弧焊逆變電源是弧焊逆變電源數(shù)字化控制中非常重要的一個(gè)階段。 圖8   單片機(jī)控制弧焊逆變電源的控制系統(tǒng)框圖          單片機(jī)控制的弧焊逆變電源的原理框圖如圖8所示。在這種系統(tǒng)中單片機(jī)主要完成了控制信號(hào)的給定功能以及焊機(jī)的總體管理。單片機(jī)雖然在控制系統(tǒng)中僅僅完成了信號(hào)的給定，但是這已經(jīng)使得弧焊逆變電源在實(shí)現(xiàn)焊接工藝控制時(shí)，如CO₂波形控制等，獲得極大的靈活性。例如可以通過單片機(jī)給出多種斜率、不同幅值的CO₂短路電流波形，使得CO₂焊接的工藝效果在不同的電流范圍內(nèi)都能接近于最佳。同時(shí)，在單片機(jī)控制的弧焊逆變電源中我們注意到它的控制核心—PI控制器和PWM控制電路是由模擬元件構(gòu)成的，PI控制器以運(yùn)算放大器為核心，PWM控制電路多采用SG3525或SG3526。         #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#利用單片機(jī)進(jìn)行弧焊逆變電源的控制雖然在信號(hào)的給定部分實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，但是受到單片機(jī)自身處理能力的限制，電源的PI控制器和PWM仍然采用了模擬電路。因此，數(shù)字化的特點(diǎn)在單片機(jī)控制的焊接逆變電源中并沒有得到充分體現(xiàn)。 圖9  選擇不同的控制周期所得到的電流響應(yīng)曲線
        我們通過對(duì)弧焊逆變電源的Matlab仿真研究表明，對(duì)于工作在20KHz逆變頻率下，輸出電感為80uH的弧焊逆變電源，它的最長(zhǎng)控制周期為100us。圖9為采用不同的控制周期進(jìn)行弧焊逆變電源恒流控制的Matlab仿真所得出電流響應(yīng)曲線。仿真的開始時(shí)的電流給定值為100A，仿真到0.01秒時(shí)電流給定由100A跳變到150A。由圖9可見，如果控制周期大于 100us，則控制周期的延長(zhǎng)將使電源的恒流或恒壓控制效果急劇惡化。而對(duì)于一般的單片機(jī)來說，在100us內(nèi)完成模-數(shù)轉(zhuǎn)化、PI運(yùn)算、顯示、PWM輸出等處理是不可能的。因此，在弧焊逆變電源的數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)中為了實(shí)現(xiàn)PI控制器和PWM的數(shù)字化就必須重新選擇控制芯片，重新考慮控制電路的整體解決方案。我們?cè)谇懊嫣岬降?/FONT>Matlab仿真的基礎(chǔ)上，借鑒了先進(jìn)數(shù)字化焊機(jī)的設(shè)計(jì)思想，提出了圖10所示的弧焊逆變電源數(shù)字化控制解決方案。 圖10  數(shù)字化逆變弧焊電源的控制系統(tǒng)原理框圖         圖10中全數(shù)字化焊機(jī)可以分為功率和控制兩部分。功率部分，三相380V交流電經(jīng)過整流和電容濾波得到540V的直流電，經(jīng)過全橋逆變電路、主變壓器和付邊整流橋、輸出濾波電感，最后輸出所需要的電流、電壓。控制部分以DSP和單片機(jī)構(gòu)成的雙機(jī)系統(tǒng)為核心，控制中電流和電壓經(jīng)過采樣、A/D轉(zhuǎn)換，由DSP讀取反饋值。電流、電壓的給定值則由控制面板輸入，經(jīng)過單片機(jī)C167CR傳送給DSP（ADSP-2181）。DSP則根據(jù)電流、電壓的給定與反饋量進(jìn)行運(yùn)算，得到相應(yīng)的#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#IGBT導(dǎo)通時(shí)間，產(chǎn)生PWM脈沖序列。         DSP芯片為ADI的ADSP-2181，工作中其控制程序由IDMA口進(jìn)行加載，加載的程序分別存儲(chǔ)于其片上的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，程序加載由高地址空間向低地址空間進(jìn)行，最后完成0x0000H的加載。當(dāng)程序加載完成后，程序由0x0000H開始順序執(zhí)行。程序的加載由單片機(jī)C167CR控制進(jìn)行。因此，在C167CR與ADSP-2181構(gòu)成的雙機(jī)系統(tǒng)中，C167CR是主控芯片（Host Micro-controller）。         控制面板和送絲機(jī)由各自的單片機(jī)單獨(dú)控制，控制面板中的單片機(jī)為ATMEL的AT29C2051，這是一種20引腳的8位單片機(jī)，片上有2Kbytes的 Flash。控制面板的數(shù)顯和按鍵管理由2片ICM7218A完成。送絲機(jī)控制則采用MCS80196KC。面板的主控制芯片AT29C2051、送絲機(jī)的MCS80196KC和主控制板的C167CR單片機(jī)之間通過RS485接口電路組成的局部串行控制總線進(jìn)行通訊。工作中面板向C167CR發(fā)送焊接參數(shù)的給定值、焊接工藝種類、點(diǎn)動(dòng)送絲信號(hào)、試氣信號(hào)等，而C167CR則把DSP讀取的電流、電壓反饋值以及焊接中的過流、過熱、欠壓等信號(hào)傳送到面板進(jìn)行顯示。送絲機(jī)控制芯片MCS-80C196KC與C167CR的通訊主要進(jìn)行的是C167CR向MCS80196KC發(fā)送指令，如送絲速度、送絲、停止等等。送絲機(jī)與面板之間不直接進(jìn)行通訊。從焊機(jī)的總體管理的角度來看，C167CR是核心芯片。         該解決方案中，單片機(jī)C167CR可以通過RS232接口與PC機(jī)建立串行通訊。C167CR的串行通訊有2個(gè)作用，一個(gè)是焊接工藝的網(wǎng)絡(luò)化管理與控制，另一個(gè)作用就是進(jìn)行控制程序的在線升級(jí)，其實(shí)質(zhì)是利用C167CR的串行程序加載（boot loader#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#）功能進(jìn)行控制程序的在線Flash編程。 3  結(jié)論         研究和發(fā)展弧焊電源的數(shù)字化控制技術(shù)意義重大。從焊機(jī)的工藝效果來看，數(shù)字化焊機(jī)由于控制策略調(diào)整靈活、控制精度高以及控制參數(shù)穩(wěn)定性好，數(shù)字化焊機(jī)具有更好的工藝穩(wěn)定性和更好的工藝效果。同時(shí)，數(shù)字化焊機(jī)方便的通訊接口功能為現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)提供了良好的硬件基礎(chǔ)。從弧焊工藝研究的角度，數(shù)字化焊機(jī)為實(shí)施創(chuàng)新性的工藝控制策略和實(shí)現(xiàn)多功能提供了全新的途徑。數(shù)字化焊機(jī)的在線控制程序升級(jí)將發(fā)揮作用，為新控制策略的實(shí)施提供方便、快捷的途徑。         從技術(shù)發(fā)展的角度來看，數(shù)字化焊機(jī)研究的時(shí)機(jī)是成熟的。首先是數(shù)字信號(hào)處理理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展、完善，為弧焊領(lǐng)域的數(shù)字化控制技術(shù)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。其次是數(shù)字化控制所涉及的元器件豐富、種類齊全，并且容易獲得。第三，國(guó)外數(shù)字化焊機(jī)的成功經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)的良好反應(yīng)證明，數(shù)字化焊機(jī)得到了廣泛的青睞。因此，數(shù)字化焊機(jī)的研究前景是光明的，其未來的市場(chǎng)也必將更加廣闊。         國(guó)際上焊接設(shè)備向數(shù)字化方向發(fā)展，向中國(guó)市場(chǎng)大量推銷數(shù)字化焊機(jī)的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)證明，為了在焊接市場(chǎng)上占有一席之地，我們必須加大在這方面的研究力度。也只有在高檔焊機(jī)的研究、生產(chǎn)上占有一席之地，民族焊接工業(yè)的振興和發(fā)展才有出路。