汽車焊裝工藝測控自動化控制技術研究

陸文最

摘要：據公安部交管局統計，截至2016年底，全國機動車保有量達到了2.9億輛，其中，汽車的保有量達到了1.94億輛，這個數量還在不斷持續上漲。汽車行業的快速發展，大量的資本融入到汽車市場，汽車行業競爭越來越激烈，人們對汽車要求不斷提高。焊裝是汽車四大工藝之一，焊裝工藝的質量直接影響到汽車的外形以及整體美觀。近年來，隨著汽車行業的快速發展，人們對汽車車身工藝有了更高的要求。因此，生產廠家必須引起重視，不斷提高汽車車身焊裝工藝的設計水平和焊裝水平，以滿足人們的需求。

關鍵詞：汽車焊裝工藝；測控自動化；控制技術

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：2095—6487（2018）02—0010—02

1系統的硬件構成

在汽車焊裝車間的測控自動化焊接生產線中所采用的測控自動化控制主要使用的是“集中監控、分散控制”的控制系統模式。其構成可以根據汽車焊接工藝的不同將整個汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統分為多個控制環節，各控制層次之間根據控制需求的不同，采用不同的網絡結構和軟硬件配置，以最大限度的實現汽車焊裝車間測控自動化控制，確保汽車車身焊接的質量和效率。

汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統依據控制設備主要分為上位機控制層、分布控制層和設備層等幾個層級。在上位機控制層接收廠級MES信息并通過MES協調各類汽車焊裝車間各生產工序，確保汽車焊裝車間測控自動化焊接生產線的安全、高效的運行。汽車焊裝車間測控自動化管理系統中的分布控制層主要是由分布在焊接車間測控自動化焊接生產線上的PLC所組成。各PLC分布在測控自動化焊接生產線的全線，各PLC之間依靠工業以太網進行連接建立起環網冗余結構，汽車焊裝車間測控自動化管理系統的上位機控制層與分布控制層之間建立起信息交互。汽車焊裝車間測控自動化管理系統的設備層主要指的是汽車焊裝車間中的各類設備，如各類變頻器、遠程模塊、傳感器和激光區域掃描開關等。在現今的汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中，依托于現場總線所搭接完成的集成化控制網絡已經成為了工業測控自動化控制系統的重要特點，應用于工業現場測控自動化控制的總線技術主要有Profibus、DeviceNet等。現場總線技術的應用能夠極大地提高汽車焊裝車間測控自動化管理系統信息傳輸的效率和安全性，但是需要注意的是標準現場總線仍存在著一定的問題。由于汽車焊接工序的復雜性使得汽車焊裝車間測控自動化管理系統在構建連接安全光幕、激光區域掃描開關等設備或控制終端時，需要加裝安全繼電器或安全PLC非總線控制系統來提高汽車焊裝車間測控自動化控制的安全性。但是加裝安全繼電器或安全PLC非總線所造成的復雜冗余的控制狀態將使得汽車焊裝車間測控自動化控制受到較大的制約。在提高工業現場總線安全性和兼容性方面，世界多家著名的工業測控自動化企業合作開發了開放性和兼容性較強的PftoFIsafe、DeviceNetsafety等的新型安全總線系統。該系統與傳統的標準總線系統在通信協議標準上有著較大的差異，新型的安全總線系統集合了標準PLC和安全PLC的優點，通過集成化的方式來對標準I/O和安全I/O通信進行支持，集成化的總線系統極大的簡化了汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統現場安全布線。汽車焊裝車間測控自動化生產系統中的各類安全監控設備可以與安全集成PLC使用現場總線進行方便的互聯，完成汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中的設備層安全控制系統的構建。安全總線系統在工業測控自動化生產控制領域中有著廣闊的應用前景。在汽車焊裝車間測控自動化控制中，各汽車生產廠家會結合企業自身的特點采取相應的汽車焊裝車間測控自動化控制形式，對于汽車焊裝車間測控自動化系統的設備層與分布式控制系統并不一定都是采用大中型PLC實現的聯網控制。在汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統的硬件組成上，各汽車生產廠家可以根據企業自身在汽車焊裝車間測控自動化生產中的工藝特點選擇性的對汽車焊裝車間焊裝線中的設備及重要的獨立島采用大中型的PLC來實現對其的聯網控制，比如在地板線、左右側圍線以及焊接機器人包邊獨立島等。對于汽車焊裝車間中的各部分構成出于實際成本考慮多選用的是小型的PLC，在滿足汽車焊裝車間測控自動化控制需求的同時降低測控自動化控制的成本。通過合理搭配各項測控自動化控制設備和搭建完善的測控自動化控制系統用以構建安全、高效的汽車焊裝車間測控自動化控制體系，保障汽車焊裝車間測控自動化焊接生產的順利進行。

2軟件設計和編制

做好汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統的建設除了做好汽車焊裝車間各測控自動化控制設備的硬件組網外，還需要積極做好汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統軟件部分的編制。汽車焊裝車間測控自動化系統中的上位機控制層管理系統與分布式控制層各控制設備的HMI程序的編制，各汽車生產廠家結合企業自身在汽車焊接工藝和生產設計方面的不同會對汽車焊裝車間測控自動化控制程序有著不同的需求。

對于汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中所使用的大中型的PLC程序的編制，出于加強對于大中型PLC程序可靠性和可移植性等方面的考慮，在進行程序編制時都要求相關程序具有結構化和模塊化編程等特點。在大中型PLC的程序編制中采用結構化編程方式是出于汽車焊裝車間各焊裝線所具有的同一功能結構單元方面所考慮的，在對汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中的大中型PLC的程序的編制時，要求PLC程序都具有相同的樹狀結構，從而使得PLC程序具有良好的可讀性和程序結構的一致性。由于各汽車生產廠家汽車焊裝生產線的不同，其對于汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中的PLC程序的樹狀結構要求也不完全一致，在汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統中所使用的PLC程序進行編制時需要結合各汽車生產廠家焊裝生產線的實際特點進行，用以確保PLC程序具有良好的可讀性和一致性。對于汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統程序進行模塊化的編制是基于各汽車廠商的汽車焊裝車間生產線上所使用的焊接機器人具有相同或是相似的運行方式和結構特點。比如說，在汽車焊裝車間焊裝生產線上所采用的氣缸組、焊接機器人或是氣動安全門等，在對其進行控制時每個T位都采用自動/手動兩種控制模式，在程序編制時對于這些相同或是相似的設備，在運行過程中如具有相同或是相似的運行方式，可以選用相同的中間變量或是相同的PLC處理程序對其進行控制。在汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統進行PLC程序編制時為簡化程序編制結構減少程序編制的工作量，各汽車生產廠家在汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統程序編制時都要求程序采用模塊化的編程方式，用以提高程序的適應性和可移植性。

3結論

汽車焊裝工藝測控自動化控制技術研究和應用對于提高各汽車廠商在汽車焊裝車間生產線測控自動化控制方面的應用有著極為重要的推動作用。做好汽車焊裝工藝測控自動化控制技術的研究和應用，有助于提高各汽車生產廠商提高車身焊接的效率和質量。文章在分析汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統特點的基礎上，對汽車焊裝車間生產線測控自動化控制系統的硬件組成和軟件編制中需要注意的問題進行了詳細的闡述分析。