徐永勝　李軍　王爽　綦宗升　張丹

摘 要：隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，白色車(chē)身焊裝線在汽車(chē)制造業(yè)的地位越來(lái)越高。本文首先介紹了汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線的組成、汽車(chē)焊裝工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展。通過(guò)對(duì)汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線主要部件的分析，對(duì)控制內(nèi)容和要求進(jìn)行了分析。并在此基礎(chǔ)上對(duì)焊裝線控制程序進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，最后詳細(xì)分析了焊裝線關(guān)鍵設(shè)備的控制，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)器人焊裝線通信與控制的程序。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)產(chǎn)業(yè);白車(chē)身焊裝線;現(xiàn)場(chǎng)總線

前言

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、關(guān)聯(lián)度高、就業(yè)面廣、消費(fèi)拉動(dòng)大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)迅速發(fā)展，形成了各種類(lèi)型和系列的整車(chē)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(shù)水平的明顯提高，中國(guó)已成為世界汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，各汽車(chē)工廠需要不斷推出新車(chē)，滿(mǎn)足不同層次用戶(hù)的需求。為了在激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的利潤(rùn)空間，必須努力降低車(chē)型的投資成本和生產(chǎn)成本。如何利用先進(jìn)的技術(shù)加快新產(chǎn)品理念和理念的形成，在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品，以適應(yīng)市場(chǎng)不斷變化的需求，成為汽車(chē)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

汽車(chē)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(guò)程中，汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，設(shè)備復(fù)雜，控制難度大。從汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展歷史的角度來(lái)看，汽車(chē)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(dòng)剛性焊接線-1970年代，機(jī)器人柔性焊接線-1980年代末和當(dāng)前的高靈活性和高自動(dòng)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?、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。本章主要介紹如何在實(shí)際控制中采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，建立設(shè)備專(zhuān)用通用程序和控制概念。

二、整線控制系統(tǒng)

PLC作為整個(gè)自動(dòng)線控制系統(tǒng)的控制核心，完成網(wǎng)絡(luò)控制層的控制任務(wù)，包括生產(chǎn)線的流量控制，輸送設(shè)備與機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，輔助設(shè)備的協(xié)調(diào)控制。采用PROFIBUS主從站的網(wǎng)絡(luò)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(chǎng)設(shè)備非常方便。由于DP從站的物理地址可以根據(jù)需要進(jìn)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化水平。將本項(xiàng)目的實(shí)際程序架構(gòu)插入到機(jī)器人焊裝線的西門(mén)子PLC程序架構(gòu)中。

三、焊裝線關(guān)鍵設(shè)備的控制邏輯

1.夾具控制邏輯：

在白車(chē)身焊裝車(chē)間，夾具是基礎(chǔ)，每個(gè)工位都有各種夾具。每個(gè)夾具都有多個(gè)氣缸作為執(zhí)行器，利用氣缸的作用和氣缸末端的機(jī)構(gòu)來(lái)松開(kāi)/夾緊夾具。在夾具的自動(dòng)控制過(guò)程中，只要?dú)飧讋?dòng)作，夾具就會(huì)完成夾緊或松開(kāi)動(dòng)作，使PLC的輸出點(diǎn)可以發(fā)送信號(hào)，控制電磁閥，完成夾具的夾緊和松開(kāi)。夾具的控制實(shí)質(zhì)上是對(duì)氣缸的控制，氣缸的控制是通過(guò)控制電磁閥的動(dòng)作來(lái)確定進(jìn)入氣缸的氣路狀態(tài)。因此，夾緊/松開(kāi)夾緊動(dòng)作是通過(guò)電磁閥切換空氣回路的過(guò)程，通過(guò)磁力開(kāi)關(guān)來(lái)判斷最終氣缸的位置。

2.操作模式標(biāo)準(zhǔn)功能塊的創(chuàng)建

夾具的控制屬性一般分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。在同一時(shí)刻，夾具只能處在一個(gè)模式下。在未來(lái)，許多程序需要知道當(dāng)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(gè)夾具控制標(biāo)準(zhǔn)功能塊的創(chuàng)建

白車(chē)身焊裝線上有很多夾具，相應(yīng)的氣缸和傳感器的數(shù)量更是驚人。如果沒(méi)有良好的診斷和警報(bào)，將會(huì)非常麻煩。采用西門(mén)子s7-pdiag實(shí)現(xiàn)過(guò)程診，如果夾緊動(dòng)作后，動(dòng)作使能消失（在安全或壓縮氣體供應(yīng)異常的情況下），也應(yīng)該設(shè)置夾緊動(dòng)作記憶信號(hào)。如果夾緊動(dòng)作記憶信號(hào)高，開(kāi)始夾緊到位監(jiān)控，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間結(jié)束時(shí)仍無(wú)法檢測(cè)加緊到位的信號(hào)，錯(cuò)誤的陳述從觸摸屏幕上顯示，根據(jù)不同的信號(hào)組合，確定哪個(gè)氣缸故障，故障發(fā)生的原因，然后報(bào)警程序調(diào)用來(lái)報(bào)警信息。

三、總結(jié)

主要按照面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送設(shè)備、工作位置夾具和機(jī)器人單元的控制，并按照一定的邏輯，相互關(guān)聯(lián)，完成了對(duì)白車(chē)身焊裝線的程序控制。程序設(shè)計(jì)采用模塊化的思想，對(duì)控制對(duì)象的特性和屬性進(jìn)行抽象和提取，并創(chuàng)建了一些標(biāo)準(zhǔn)的程序模塊。

結(jié)語(yǔ)：

當(dāng)前的應(yīng)用和發(fā)展，分析了國(guó)內(nèi)外白車(chē)身焊裝線，及各種常用設(shè)備在白車(chē)身焊裝生產(chǎn)線進(jìn)行了系統(tǒng)地分析，包括結(jié)構(gòu)、夾具系統(tǒng)，往復(fù)桿輸送系統(tǒng)和焊裝系統(tǒng)。對(duì)機(jī)器人柔性焊裝的控制系統(tǒng)進(jìn)行了探討和研究。

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

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