2. 数字化焊机结构解析

　　由于在数字化焊机中采用了数字化可编程器件，这些器件的实际功能主要决定于它的内部程序代码，而这些代码通常又是难以解读的，因此数字化焊机具有一定的神秘色彩。而在这种神秘色彩下，数字化焊机的核心技术也变得模糊了。为了清晰地理解数字化焊机的核心技术，有必要先对数字化焊机的结构进行解析。为此我们不妨先将“数字化”的概念搁置一边，从不失一般性的角度将现代焊机的结构概括为图1所示的框图。

　　在图1所示的焊机结构框图中，将焊机构成分为：主电、驱动与闭环控制和焊接参数设置及接口电路3个部分，下面分析这三个部分中数字化的可能性和数字化的作用：

　　Ⅰ.主电路：主电路是焊机的底层基础，对于逆变焊机其主电路结构都是基本相同的（实际上所有开关电源都是大致相同的）。这部分主要是功率器件，无所谓数字化问题。

　　Ⅱ.驱动与闭环控制：这部分主要是解决电源外特性控制问题，虽然具体电路结构可以多样化的，但从原理上主要分为基于电流反馈的都特性电源和基于电压反馈的平特性电源，以及两者的转换和组合技术。其中PWM调解器可以采用传统的模拟器件也可以采用数字化器件。目前已有一些专门面向电源控制应用的DSP芯片，如TI公司的 TMS320C2000系列。这类芯片不仅具有极高的数据处理能力，而且有多路片内PWM输出和AD输入，可以很方便地用于替代模拟控制器，实现PWM调解器的数字化。对于焊接电源，数字化PWM调解器的主要优点是：可以方便地实现复杂电源外特性的控制。

　　Ⅲ.焊接参数设置及接口电路：这部分对于不同的焊机有很大的不同，例如对于简单的手工电弧焊机可能只是一个电位器，而对于高档气体保护焊机则需要采用复杂的数字和模拟电路或微处理器。也就是说，这一部分是可以数字化的。数字化的主要优点是：幅值、时序控制器采用微处理器可以极大地简化电路设计、制造和提高性能，特别是使一些复杂的非线性控制成为可能；焊机参数人机操作界面的数字化可以使用户对焊接过程进行更精确、更多样化的设置；而数字化的焊接参数远控接口则提供了一个近于无限的焊机性能发展空间。

　　根据上述对焊机结构的解析，数字化焊机的结构可由图1重新组合、简化为图2。图2也是对将数字化焊机的核心技术的划分，而这种划分主要是基于它对焊机焊接性能的重要性提出的，并可进一步分为：技术内涵——实线部分，技术外延——虚线部分。

　　通过以上分析，所谓“全数字化焊机”的概念和其技术优点都存在一定问题的。首先从整体结构上看，尽管全数字化焊机用DSP为核心的数字处理器取代了模拟PI控制电路，但是在整个焊机中的不可替代的模拟器件仍占很大比例，因此模拟与数字混合是现代焊机结构的基本特征；再从控制技术的角度看，DSP所接收的反馈信号是模拟量，而且要通过模拟量变换器获得，而一般模拟量变换器的精度和稳定性都是相对较低的（比模拟PI控制电路低），因此采用DSP不会对焊接电源的内部反馈控制其性能带来显著提高；最后从实现具体焊接工艺的角度看，数字化焊机中的焊接电源主要是执行数字化的焊接参数设置，例如对于最为复杂的脉冲MIG焊而言，焊接电源的作用也只不过是将数字控制器的信号放大到实际焊接电流，也就是说：在数字化焊机中焊接电源实际是作为一个线性功率放大器使用，因此基于DSP控制的数字化的线性功率放大器，也就是所谓“全数字化焊机”，在实际焊接工艺性能方面很难突现特殊优点。