基于PLC的白車身焊裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計

徐永勝　李軍　王爽　綦宗升　張丹

摘 要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，白色車身焊裝線在汽車制造業(yè)的地位越來越高。本文首先介紹了汽車焊裝生產(chǎn)線的組成、汽車焊裝工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展。通過對汽車焊裝生產(chǎn)線主要部件的分析，對控制內(nèi)容和要求進行了分析。并在此基礎上對焊裝線控制程序進行了系統(tǒng)規(guī)劃。在此基礎上，最后詳細分析了焊裝線關鍵設備的控制，設計了實現(xiàn)機機器人焊裝線通信與控制的程序。

關鍵詞：汽車產(chǎn)業(yè);白車身焊裝線;現(xiàn)場總線

前言

汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長、關聯(lián)度高、就業(yè)面廣、消費拉動大，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。進入21世紀以來，我國汽車工業(yè)迅速發(fā)展，形成了各種類型和系列的整車及零部件的生產(chǎn)和配套體系。隨著產(chǎn)業(yè)集中度的不斷提高和產(chǎn)品技術水平的明顯提高，中國已成為世界汽車生產(chǎn)和消費大國。

隨著市場競爭日益激烈，各汽車工廠需要不斷推出新車，滿足不同層次用戶的需求。為了在激烈的價格競爭中獲得更大的利潤空間，必須努力降低車型的投資成本和生產(chǎn)成本。如何利用先進的技術加快新產(chǎn)品理念和理念的形成，在短時間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品，以適應市場不斷變化的需求，成為汽車企業(yè)競爭的焦點。

汽車生產(chǎn)線主要包括沖壓生產(chǎn)線、焊裝生產(chǎn)線、涂裝生產(chǎn)線和總裝生產(chǎn)線。在生產(chǎn)過程中，汽車焊裝生產(chǎn)線自動化程度高，設備復雜，控制難度大。從汽車工業(yè)的發(fā)展歷史的角度來看，汽車焊裝生產(chǎn)線的階段經(jīng)歷了手工焊裝線在1950年代- 1960年代，自動剛性焊接線-1970年代，機器人柔性焊接線-1980年代末和當前的高靈活性和高自動化焊裝線。

一、焊裝線系統(tǒng)的控制

面向?qū)ο笫且环N編程方法。面向?qū)ο缶幊叹哂辛己玫目芍赜眯浴⒖删S護性和可擴展性。本章主要介紹如何在實際控制中采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷耄⒃O備專用通用程序和控制概念。

二、整線控制系統(tǒng)

PLC作為整個自動線控制系統(tǒng)的控制核心，完成網(wǎng)絡控制層的控制任務，包括生產(chǎn)線的流量控制，輸送設備與機器人的協(xié)調(diào)運動控制，輔助設備的協(xié)調(diào)控制。采用PROFIBUS主從站的網(wǎng)絡模式。從站的某些故障不影響其他從站的工作，因此批量調(diào)試現(xiàn)場設備非常方便。由于DP從站的物理地址可以根據(jù)需要進行配置，有利于提高控制程序的模塊化和可移植性。整線同一設備具有相同的I / O配置，控制軟件可直接移植，提高了整線控制系統(tǒng)的標準化、模塊化水平。將本項目的實際程序架構插入到機器人焊裝線的西門子PLC程序架構中。

三、焊裝線關鍵設備的控制邏輯

1.夾具控制邏輯：

在白車身焊裝車間，夾具是基礎，每個工位都有各種夾具。每個夾具都有多個氣缸作為執(zhí)行器，利用氣缸的作用和氣缸末端的機構來松開/夾緊夾具。在夾具的自動控制過程中，只要氣缸動作，夾具就會完成夾緊或松開動作，使PLC的輸出點可以發(fā)送信號，控制電磁閥，完成夾具的夾緊和松開。夾具的控制實質(zhì)上是對氣缸的控制，氣缸的控制是通過控制電磁閥的動作來確定進入氣缸的氣路狀態(tài)。因此，夾緊/松開夾緊動作是通過電磁閥切換空氣回路的過程，通過磁力開關來判斷最終氣缸的位置。

2.操作模式標準功能塊的創(chuàng)建

夾具的控制屬性一般分為手動模式和自動模式。在同一時刻，夾具只能處在一個模式下。在未來，許多程序需要知道當前工位的工作狀態(tài)。因此我們首先確定工作站模式邏輯。

3.單個夾具控制標準功能塊的創(chuàng)建

白車身焊裝線上有很多夾具，相應的氣缸和傳感器的數(shù)量更是驚人。如果沒有良好的診斷和警報，將會非常麻煩。采用西門子s7-pdiag實現(xiàn)過程診，如果夾緊動作后，動作使能消失（在安全或壓縮氣體供應異常的情況下），也應該設置夾緊動作記憶信號。如果夾緊動作記憶信號高，開始夾緊到位監(jiān)控，計時器開始計時，時間結束時仍無法檢測加緊到位的信號，錯誤的陳述從觸摸屏幕上顯示，根據(jù)不同的信號組合，確定哪個氣缸故障，故障發(fā)生的原因，然后報警程序調(diào)用來報警信息。

三、總結

主要按照面向?qū)ο蟮慕Y構，實現(xiàn)了對輸送設備、工作位置夾具和機器人單元的控制，并按照一定的邏輯，相互關聯(lián)，完成了對白車身焊裝線的程序控制。程序設計采用模塊化的思想，對控制對象的特性和屬性進行抽象和提取，并創(chuàng)建了一些標準的程序模塊。

結語：

當前的應用和發(fā)展，分析了國內(nèi)外白車身焊裝線，及各種常用設備在白車身焊裝生產(chǎn)線進行了系統(tǒng)地分析，包括結構、夾具系統(tǒng)，往復桿輸送系統(tǒng)和焊裝系統(tǒng)。對機器人柔性焊裝的控制系統(tǒng)進行了探討和研究。

此外，在未來的研究中還有很多問題需要解決，這里不再贅述。綜上所述，最終目標是不斷提高白車身焊裝線的自動化水平，改善控制功能，使其達到高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

參考文獻

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