汽車焊裝工藝測控自動化控制技術(shù)研究

陸文最

摘要：據(jù)公安部交管局統(tǒng)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(shù)量還在不斷持續(xù)上漲。汽車行業(yè)的快速發(fā)展，大量的資本融入到汽車市場，汽車行業(yè)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(zhì)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(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車車身工藝有了更高的要求。因此，生產(chǎn)廠家必須引起重視，不斷提高汽車車身焊裝工藝的設(shè)計水平和焊裝水平，以滿足人們的需求。

關(guān)鍵詞：汽車焊裝工藝；測控自動化；控制技術(shù)

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

1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

在汽車焊裝車間的測控自動化焊接生產(chǎn)線中所采用的測控自動化控制主要使用的是“集中監(jiān)控、分散控制”的控制系統(tǒng)模式。其構(gòu)成可以根據(jù)汽車焊接工藝的不同將整個汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)分為多個控制環(huán)節(jié)，各控制層次之間根據(jù)控制需求的不同，采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟硬件配置，以最大限度的實現(xiàn)汽車焊裝車間測控自動化控制，確保汽車車身焊接的質(zhì)量和效率。

汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)依據(jù)控制設(shè)備主要分為上位機控制層、分布控制層和設(shè)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(xié)調(diào)各類汽車焊裝車間各生產(chǎn)工序，確保汽車焊裝車間測控自動化焊接生產(chǎn)線的安全、高效的運行。汽車焊裝車間測控自動化管理系統(tǒng)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(chǎn)線上的PLC所組成。各PLC分布在測控自動化焊接生產(chǎn)線的全線，各PLC之間依靠工業(yè)以太網(wǎng)進行連接建立起環(huán)網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，汽車焊裝車間測控自動化管理系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)備層主要指的是汽車焊裝車間中的各類設(shè)備，如各類變頻器、遠程模塊、傳感器和激光區(qū)域掃描開關(guān)等。在現(xiàn)今的汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)中，依托于現(xiàn)場總線所搭接完成的集成化控制網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了工業(yè)測控自動化控制系統(tǒng)的重要特點，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場測控自動化控制的總線技術(shù)主要有Profibus、DeviceNet等?，F(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用能夠極大地提高汽車焊裝車間測控自動化管理系統(tǒng)信息傳輸?shù)男屎桶踩?，但是需要注意的是?biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線仍存在著一定的問題。由于汽車焊接工序的復(fù)雜性使得汽車焊裝車間測控自動化管理系統(tǒng)在構(gòu)建連接安全光幕、激光區(qū)域掃描開關(guān)等設(shè)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(tǒng)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(fù)雜冗余的控制狀態(tài)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(yè)現(xiàn)場總線安全性和兼容性方面，世界多家著名的工業(yè)測控自動化企業(yè)合作開發(fā)了開放性和兼容性較強的PftoFIsafe、DeviceNetsafety等的新型安全總線系統(tǒng)。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)在通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)上有著較大的差異，新型的安全總線系統(tǒng)集合了標(biāo)準(zhǔn)PLC和安全PLC的優(yōu)點，通過集成化的方式來對標(biāo)準(zhǔn)I/O和安全I/O通信進行支持，集成化的總線系統(tǒng)極大的簡化了汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)場安全布線。汽車焊裝車間測控自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中的各類安全監(jiān)控設(shè)備可以與安全集成PLC使用現(xiàn)場總線進行方便的互聯(lián)，完成汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)中的設(shè)備層安全控制系統(tǒng)的構(gòu)建。安全總線系統(tǒng)在工業(yè)測控自動化生產(chǎn)控制領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。在汽車焊裝車間測控自動化控制中，各汽車生產(chǎn)廠家會結(jié)合企業(yè)自身的特點采取相應(yīng)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(tǒng)的設(shè)備層與分布式控制系統(tǒng)并不一定都是采用大中型PLC實現(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)控制。在汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)的硬件組成上，各汽車生產(chǎn)廠家可以根據(jù)企業(yè)自身在汽車焊裝車間測控自動化生產(chǎn)中的工藝特點選擇性的對汽車焊裝車間焊裝線中的設(shè)備及重要的獨立島采用大中型的PLC來實現(xiàn)對其的聯(lián)網(wǎng)控制，比如在地板線、左右側(cè)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(gòu)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(shè)備和搭建完善的測控自動化控制系統(tǒng)用以構(gòu)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(chǎn)的順利進行。

2軟件設(shè)計和編制

做好汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)除了做好汽車焊裝車間各測控自動化控制設(shè)備的硬件組網(wǎng)外，還需要積極做好汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)軟件部分的編制。汽車焊裝車間測控自動化系統(tǒng)中的上位機控制層管理系統(tǒng)與分布式控制層各控制設(shè)備的HMI程序的編制，各汽車生產(chǎn)廠家結(jié)合企業(yè)自身在汽車焊接工藝和生產(chǎn)設(shè)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(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)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(guān)程序具有結(jié)構(gòu)化和模塊化編程等特點。在大中型PLC的程序編制中采用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元方面所考慮的，在對汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，從而使得PLC程序具有良好的可讀性和程序結(jié)構(gòu)的一致性。由于各汽車生產(chǎn)廠家汽車焊裝生產(chǎn)線的不同，其對于汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)中的PLC程序的樹狀結(jié)構(gòu)要求也不完全一致，在汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)中所使用的PLC程序進行編制時需要結(jié)合各汽車生產(chǎn)廠家焊裝生產(chǎn)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(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)特點。比如說，在汽車焊裝車間焊裝生產(chǎn)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(shè)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?qū)ζ溥M行控制。在汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)進行PLC程序編制時為簡化程序編制結(jié)構(gòu)減少程序編制的工作量，各汽車生產(chǎn)廠家在汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)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(yīng)性和可移植性。

3結(jié)論

汽車焊裝工藝測控自動化控制技術(shù)研究和應(yīng)用對于提高各汽車廠商在汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制方面的應(yīng)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(shù)的研究和應(yīng)用，有助于提高各汽車生產(chǎn)廠商提高車身焊接的效率和質(zhì)量。文章在分析汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，對汽車焊裝車間生產(chǎn)線測控自動化控制系統(tǒng)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。