PLC在汽車車橋環縫自動焊接設備中的應用

劉英秀

摘? 要：社會的發展使得大眾對于汽車的要求越來越高，傳統的焊接技術效率低，而且存在一定的危險。科技的發展使得汽車行業逐漸開始應用自動化程度較高的自動焊接設備。PLC是一種新型的控制元件，具有通用性好、功能完備等特點。本文研究了自動焊接技術應用的意義，重點研究了PLC控制系統以及焊接的結果，旨在通過本文的研究，提高汽車制造業中的自動焊接技術的應用水平，進而提高焊接效率與質量，促進汽車制造業的發展。

關鍵詞：PLC;汽車車橋環縫;自動焊接

車橋部分對于汽車來說非常關鍵。在汽車制造過程中，要求車橋具有足夠的強度、剛度以及韌性。車架部分的焊接會對其質量產生直接的影響。PLC可以提高控制系統的可靠性與穩定性，以PLC為基礎的自動控制系統可以進一步提高車橋的焊接質量。

一、應用自動焊接技術的意義

汽車制造行業具有結構復雜等特點，在實際操作過程中，應用自動化焊接技術可以減少故障發生次數。近年來，我國工業化水平不斷提升，對于焊接技術的要求也變得更加嚴格。因此，應用自動焊接技術是對焊接工作的一種創新與發展。傳統的焊接技術會首先把工件放置在電極之間，隨后對其加壓，最后通過斷電冷處理的方式在焊接部分形成穩接頭，利用此種方法進行焊接，涉及到多種焊接技術，比如，點焊等。應用了焊接自動化技術，不需要借助任何額外的材料就可以完成焊接工作，既節省了材料，又使得焊接步驟變得簡單[1]。

現階段，我國的勞動力成本上升，企業更加重視人力成本和品質管控，以滿足生產高效率高品質的發展方向，因此，焊接自動化的應用就顯得尤為重要。

二、PLC控制系統

以利用S7-200型的PLC來設計自動焊接設備的控制系統為例。

（一）控制原理

焊機、送絲機構、焊槍運動行走機構等共同組成了車橋環縫的焊接設備。焊機是CO2氣體保護自動焊機。系統為開關量時序控制系統，利用控制按鈕等環節的現場輸入，依照已有的程序來開展運算工作，以此來對執行元件進行控制。對控制功能等方面進行全面考慮之后，選擇了以S7-200為核心的電氣控制系統[2]。

（二）自動焊接過程

以車橋部分的焊接工藝要求為基礎，有關部門可以利用圖1的方式來實現自動化過程，系統主要由氣缸、電機以及PLC等組成。在開展自動焊接工作時，首先需要工作人員將工件放在工作臺上，并按下開始的按鈕，氣缸可以使得工作臺上升，并夾緊定位。

對工件進行固定。在氣缸的作用下，焊槍開始下降，兩把焊槍一起工作，實現了焊接的自動化，擺動電機凸輪可以使焊槍沿著連接處持續額擺動，如此一來，可以最大程度的提高焊縫的質量;完成焊接工作之后，焊槍停止工作并退回，夾緊氣缸放松以后，工作臺隨之下降，一個焊接流程就完成了。開展焊接工作過程中，工組人員可以通過指示燈來判斷此刻執行的操作。當兩把焊槍對工件實施焊接工作時，假如有其中一部分發生了故障，那么另一部分則可以繼續完成焊接工作。PLC涉及到多種軟元件，比如，內部計時器、輔助繼電器等等，所以，在其中增加了一些屏蔽錯誤信號的程序，避免因為一些認為原因引發不當的動作，進而增加了工作的可靠以及穩定性[3]。

（三）控制系統設計

控制系統包括自動以及手動兩個部分，其中自動又包括單槍自動以及雙槍自動，這些環節設有鑰匙開關對其進行控制，并且，在系統中也設置了相應的急停開關以及互鎖保護等等，在很大程度上提高了工作的安全性。該系統將CPU224型的PLC作為核心部分，共有輸入點14個，輸出點10個，并增加了一個輸入與輸出點為7的拓展模塊[4]。

借助以PLC為核心的控制系統，達到了自動焊接的目標，具體的焊接流程為：托盤上升-夾緊到位-焊槍落下，自動引弧焊接;并使焊槍擺動，工件依據轉速旋轉-自動填弧坑收弧-停止焊接一焊槍上升-夾緊松開一托盤下降-卸下工件。焊接的過程中，對于工件來說，焊槍的位置是不變的。與此同時，利用不同狀態下的互鎖性，來達到控制運行的目的。手動調整指的是工作人員通過對控制面板進行操作，來上下移動焊槍，來確定工件的定位以及焊接工作的開始與停止，手動跟自動相比較來說，效率低并且強度還很大，可以在特殊情況下對其進行使用[5]。

橋殼與半軸套管有兩條環縫，有時會用到雙槍同時焊接，但有時則只需要單槍焊接，基于此，有關人員設置了三種方式，分別為左、右以及雙槍模式。不管是雙槍還是單槍，其自動焊接的過程都是一樣的。在設計程序的過程中，單雙槍焊接都屬于子程序的一部分，執行完主程序之后，執行子程序。其中雙槍自動焊接時，兩把焊槍是互不打擾的，假如在焊接的過程中，其中一把焊槍的程序出現了故障，那么不會影響另一把焊槍的工作，其依舊會完成剩下的工作[6]。

三、焊接結果

在焊接的過程，會產生大量的電、弧光以及金屬飛濺，以上情況可能會影響PLC的正常運行，但是，經過長時間的觀察來看，PLC的運行情況良好，系統可以在此情況下運行。基于PLC的控制系統顯示，焊接過程的完成只需要大概45S，而以前則需要一分鐘上下，由此可以看出，生產的效率得到了顯著的提高，并且也具有更高的穩定性，PLC可以控制搭接現象，提高焊縫的質量。焊機改進后，相應的減少了焊縫的焊接應力以及變形，焊接接頭的形式以及位置等方面都可以達到有關的質量要求。

四、結束語

總而言之，在汽車制造業中，應用自動焊接技術可以提高焊接的效率及質量。PLC編程具有方便、直觀等特點，其可以讓控制系統的功能變得更加強大，進而提高焊接設備的整體性能，最終促進汽車行業的發展。

參考文獻;

[1]戴子臣. 基于PLC的汽車焊裝生產線控制系統設計策略[J]. 今日自動化，2021（12）：33-34.

[2]張小龍，曹德嚴，武曉亮. 基于PLC的汽車白車身焊接控制系統設計[J]. 內燃機與配件，2021（20）：217-218.

[3]單以海，趙建偉，容祖龍，等. 自動直縫焊接裝備的設計[J]. 汽車零部件，2021（7）：41-43.

[4]潘紹飛. 基于PLC的簡易焊接擺動器設計[J]. 汽車博覽，2021（2）：9.

[5]王彬. 淺析汽車產業中焊接自動化技術的應用[J]. 中國機械，2021（22）：31-32.

[6]曹德嚴. 基于PLC的ABB工業焊接機器人控制系統設計[J]. 內燃機與配件，2020（15）：100-102.