焊机、焊机电子管理系统及管理方法

摘要

本发明涉及焊机，为了在电磁干扰环境下低成本、全过程的监控和管理焊机，提出了一种焊机、焊机电子管理系统及方法。该焊机通过在焊机本体上设置能够读取射频卡内部信息的信息识别装置，从射频卡中读取用户信息，根据该用户信息判断焊工身份是否合格；接收用户输入的操作密码和动态密码以判断用户的操作是否合法，如果符合要求则解除锁定，进入工作状态；在工作时，采集并存储焊枪开关的状态和焊接参数。本发明具有操作简单、不需要对原有焊机进行大的改动，只需要将相关装置与部分控制线连接即可；还具有使用灵活，监控方便，便于复查焊接质量的优点。

主权项

一种焊机电子管理系统，包括设置在焊机上的信息识别装置（1）、与所述信息识别装置（1）相适配的射频卡（2）、能够写入和读取所述射频卡（2）内信息的第二信息读写单元（3），以及与所述第二信息读取单元（3）通讯连接的射频卡数据处理单元（4）；所述信息识别装置（1）包括数据处理单元（11），以及与所示数据处理单元（11）连接的第一信息读写单元（12）、密码输入装置（13）、焊枪开关状态采集器（14）、焊接设定参数采集器（15）和锁定单元（16）；所述锁定单元（16）与焊机的部分控制信号线连接；所述数据处理单元（11）通过所述第一信息读写单元（12）从射频卡中读取用户信息，并根据该用户信息判断焊工身份是否符合要求；所述数据处理单元（11）通过所述密码输入装置（13）读取密码并进行比对，如果密码符合要求则解除锁定，进入工作状态；在工作时，所述焊枪开关状态采集器（14）和焊接设定参数采集器（15）分别采集焊枪开关的状态和焊接参数，并送入所述数据处理单元（11）；射频卡为可读写的IC卡；在射频卡中，初始化记录有焊工身份信息：姓名、资质、参加培训时间、操作密码；为了防止射频卡的转用，每张射频卡同一时段只能登录同一台焊机，焊接结束后，相关的操作信息只能写入该射频卡，在此期间，其他射频卡不能登录这台焊机；密码输入装置用于输入操作密码和动态密码，为了防止具有资质的焊工手持射频卡被盗用或借用，采用以下两个方法：在使用射频卡登录焊机时，需要输入操作密码，此密码由焊工本人申请并由管理人员修改；在输入操作密码后，还需要输入动态密码，在每次领受任务时，该动态密码由管理人员更新，焊接任务结束后，当第二信息读写单元读取射频卡内数据后该动态密码失效；焊枪开关状态采集器用于采集焊枪开关的状态，并传入数据处理单元；焊接设定参数采集器用于采集焊机面板上焊接电流设定值、焊接电压设定值和空载电压设定值，并传入数据处理单元；数据处理单元用于处理射频卡内信息，接收并存储焊工的焊接设定参数、焊枪开关状态，第一信息读写单元用于读写射频卡的信息；锁定单元的工作过程如下：将锁定单元串联在焊机的控制信号电路中，当锁定单元闭锁时，控制信号电路被截断，使焊机不能完成操作；当锁定单元解锁时，控制信号电路被接通，焊机进行正常操作；选择的控制信号电路有：焊枪开关、焊机PWM脉冲电路；焊机锁定动作在以下五种情况下起作用：没有焊工资质的人员使用焊机；虽然射频卡内身份信息正确，但操作密码或动态密码连续三次错误；焊接操作过程中，焊工对焊接参数的设定值超出规定的范围，但仍然进行焊接；焊机开通后，虽然射频卡内身份信息正确、操作密码正确，但超过一定时间没有任何焊接操作；射频卡已完成登录成功、焊接操作、读取操作数据的流程；焊机管理的流程如下： (1) 射频卡贴近监控装置；(2) 数据处理单元通过第一信息读写单元读取卡片内信息，并根据其内存储的信息判断焊工身份是否符合要求；(3) 接收焊工通过密码输入键盘输入的操作密码；(4) 接收焊工通过密码输入键盘输入的动态密码；(5) 如果焊工身份、操作密码、动态密码验证成功，则通过锁定单元解锁，焊工继续下一步操作，如果不符合要求，锁定单元继续闭锁，焊工不能进行下一步操作；焊机电子管理系统内的主板电路包括如下部分：密码输入装置由S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16组成，分别代表按键1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、操作密码、动态密码、登录、输出、取消、确定；基于密码输入键盘，输入操作密码、动态密码；焊枪开关状态采集器由芯片U8及其相应外围电路组成，U8的型号为HCNR200线性光耦；焊枪开关信号作为光耦芯片U8的输入，U8的输出连接至芯片U3的第4脚；焊接设定参数采集器主要由芯片U2、U4、U6、U7、U1、U5及其外围电路组成，其中U2、U4、U6、U7芯片的型号为LM258运算放大器，U1、U5芯片采用HCNR200线性隔离光耦；焊接电流给定接入运算放大器U4后，作为线性隔离光耦U1的输入，U1的输出作为芯片U2的输入，U2的输出连接至芯片U3的第2脚；焊接电压给定接入运算放大器U7后，作为线性隔离光耦U5的输入，U5的输出作为芯片U6的输入，U6的输出连接至芯片U3的第3脚；数据处理单元的核心芯片分别采用U3、U12，U3的型号为PIC16F877单片机，U12的型号FM3316铁定存储器；芯片U12的第3、4、5引脚分别与芯片U3的第22、27、28引脚连接；第一信息读写单元：由模块U9组成，U9通过232接口与U3的第29、30脚相连，U9采用性能稳定的RF非接触射频卡读写器，其工作频率13.56MHz，读写距离0‑70mm，可读写符合ISO14443标准的射频卡，包括MIFARE及MIFRE PRO系列射频存储卡；锁定单元主要由芯片U10、U11、U13、U14、U15及其外围电路组成，这5个芯片均选TLP250光耦；U3 的第5、6、7、21、20引脚分别通过电阻R12、R14、R16、R18、R20后，分别与U10、U11、U13、U14、U15芯片相连；U10、U11、U13、U14、U15的芯片输出分别为锁定单元端子1、锁定单元端子2、锁定单元端子3、锁定单元端子4、锁定单元端子5；这5个端子串联于焊机PWM脉冲信号线或焊枪开关控制信号中，用于控制焊机的使用；当射频卡贴近手动/半自动焊机电子管理系统后，射频卡(2)内的信息由 U9 RF射频读写器读入，并传给 U3 PIC16F877单片机，焊工身份验证工作由U3 PIC16F877单片机内程序完成，如果焊工身份符合相关要求，U3 PIC16F877单片机向锁定单元16发出解锁指令；反之，则继续闭锁；+5V电源经电阻R21、R22、R23、R24，分别与发光二极管DS1、DS2、DS3、DS4连接后，连接到U3 的第35脚、第34脚、第36脚、第33脚；这四个发光二极管分别用于显示身份验证状态、操作密码状态、动态密码状态、数据记录输出状态；当身份信息验证通过后，DS1被点亮，否则DS1闪烁警告；当操作密码被验证通过后，DS2被点亮，否则DS2闪烁警告；当动态密码被验证通过后，DS3被点亮，否则DS3闪烁警告；当所记录的数据被输出至射频卡后，DS4被点亮，否则DS4熄灭；在进一步的实施例中，为了便于系统运行，在初始化射频卡时，由管理人员通过射频卡数据处理单元、第二信息读写单元，将焊工身份信息：焊工姓名、焊工资质、参加培训时间、操作密码写入射频卡；在焊工每次领受任务时，由管理人员通过射频卡数据处理单元、第二信息读写单元，将有关焊接参数写入射频卡，包括焊接电流设定值范围、焊接电压设定值范围、空载电压设定值范围和动态密码；当焊工使用射频卡开始登录焊机时，该装置对焊工身份信息进行检查，符合相应焊工资质的人员才能进行下一步的密码验证。