由于我国的油气资源分布不平衡,油气输送需要建设大量管道,目前管道建设中多采用焊条电弧焊、半自动焊接方式,全位置管道自动焊接技术使用相对较少,而管道自动焊接技术具有焊接效率高、焊缝成形好、焊接质量高等优点,所以目前油气管道的铺设中逐渐采用自动焊接技术取代手工焊接和半自动化焊接。因此,为了提高油气管道焊接的生产效率和焊缝的成形质量,有必要开发结构紧凑、重量轻、稳定性高的全位置管道自动焊接系统,以满足当前油气管道铺设需求。首先,在分析国内外全位置管道自动化焊接系统的基础上,针对管道自动焊接系统的功能要求及现场需求,对管道自动焊接系统进行了总体方案设计,并选用STM32作为系统的主控芯片。其次,分别对管道自动焊接系统中的焊接小车装置、横向摆动装置、纵向提升装置和支撑焊接小车的轨道装置进行了机械结构设计,并完成了步进电机、伺服电机及相配套的驱动器、滚珠丝杠的选型。为了使焊接小车在管道上稳定行走,针对驱动焊接小车行走的交流伺服电机设计了PID闭环控制算法。对驱动焊枪摆动的步进电机设计了S型加减速算法,大大降低焊枪摆动到左右两侧壁位置换向时对机械系统的冲击。设计了管道自动焊接系统中的遥控器和主控器模块的软硬件,为了满足不同管道坡口、不同焊道的焊接工艺要求,设计了四种焊枪运动轨迹控制程序。通过编程实现了焊枪摆动速度、摆动幅度、焊接电流等焊接工艺参数调节和焊枪摆动手动纠偏、自动纠偏、焊枪升降等控制以及焊接电源通信控制。采用STM32和AD7606建立了焊接电弧电信号采集处理单元,设计了STM32和AD7606的硬件接口电路,编写了数据采集处理程序,实现了焊接电弧电信号的实时同步采集处理。最后,利用设计的P-GMAW全位置管道自动焊接系统进行管道焊接试验,采用全位置薄层多道、下向焊的方式。试验结果表明管道不同位置、不同焊道的缝成形良好,焊接质量稳定,整个系统运行平稳,验证了设计的管道自动焊接系统的有效性和可靠性。