IPG高功率激光器的罗克韦尔PLC控制

李 博， 陈 涛

（1.艾尔希庆华(西安)汽车有限公司， 陕西 西安 710000；2.西安航天自动化股份有限公司， 陕西 西安 710065）

引言

随着汽车行业的发展，激光焊接技术已经逐步发展成为汽车制造及精密加工行业焊接技术中不可分割的一部分。激光焊接具有焊缝深窄、深宽比高、焊接速度快、热输入低、焊缝热影响区窄、焊接变形小、焊缝质量好等优点。激光焊接不仅工艺简单，而且易于实现工业自动控制。本文主要是介绍如何实现AB CompactLogix系列PLC通过以太网协议控制IPG激光器，把零件焊接到支座上。

1 系统介绍

2.1 AB Compactlogix系列PLC配置

一套ABCompactLogix系列PLC，配置如图1，PLC（1769-L33ERM），X/Y轴伺服2套（2097-V33PR3-L M），IO模块若干个[1]。一套IPGYLS-4000（含冷水机）配置2路光闸，用于2个工位焊接。焊接工艺要求：将激光头固定在工装支架上，通过控制伺服的移动带动工装支架，实现激光按照设定要求焊接。本文侧重于介绍AB PLC对一个工位的焊接控制。

图1 AB Compactlogix系列PLC配置

2.2 通讯方式选择

IPG激光器可提供EtherNet/IP接口和硬件I/O接口。

硬件接口缺点：PLC端增加DI/DO模块，使用信号电缆进行I/O交互和数据传递；IPG激光控制器端需要使用IPG激光器软件LaserNet新建激光程序，并在激光程序中设定激光功率、激光出光时间等参数。每次修改参数比较麻烦，不同型号产品只能调用不同激光程序。

以太网接口优点：以太网通讯，可节省电缆和I/O模块等硬件成本。激光功率、激光出光时间、实际反馈功率等参数可以在PLC控制系统触摸屏上修改。缺点是易受网络影响，一旦发生网络故障，设备则无法运行。

综合考虑后，采用ETHERNET/IP工业以太网协议对IPG激光器进行控制。

2 实施步骤

2.1 硬件安全回路

选择配置IPG激光光闸Channel 1，将设备急停开关分出2对独立无源触点接入到IPG激光器的安全互锁回路，确保设备出现紧急故障，操作人员通过拍急停按钮，IPG激光器停止出光，防止意外事故发生。连接头J21的1-2和3-4只许使用无电势触点连接。

另外需要在J42 MPI接口接一根网线，该端口用于激光器与PLC的通讯；在J37 ETHERNET接口接一根网线，该端口用于LaserNet软件通讯，可监控激光状态；激光头、冷水机、冷却水回路安装调试均由IPG公司工程师完成，不在此一一叙述。

2.2 软件配置

2.2.1 建立PLC、笔记本电脑与IPG激光器的连接

若要建立IPG激光器、PLC、笔记本电脑之间的通讯连接，它们必须在同一个局域网内。IPG激光器设备默认的IP地址为192.168.100.1，子网掩码为255.255.255.0。更改IP地址方法如下：首先配置笔记本电脑网卡到该网段，使用LaserNet软件设置目标地址为192.168.100.1，建立正常通讯后，更改权限为SUPERVISOR级别，可以有权限更改IPG激光器的IP地址（10.55.20.100）和EtherNet/IP地址（10.55.20.101）。LaserNet软件连接成功后如图2。

图2 LaserNet软件连接成功后

2.2.2 建立PLC与IPG激光器的连接

打开Rslogix5000软件，在I/O Configurtion选项里的EtherNet添加EtherNet通讯模块，型号为ETHERNET-MODULE Generic Ethernet Module。创建完成后，在其属性选项里面用输入IPG激光器的EtherNet/IP地址10.55.20.101，并设定通讯参数和数据收发长度。通讯数据格式选择Data-SINT。软件配置完成后，下载程序。PLC与IPG激光器如果通讯不正常，PLC的I/O Configurtion里的LaserModule会显示叹号，CPU的I/O状态会绿灯闪烁。

2.2.3 建立自定义数据结构

根据IPG公司激光器手册提供的Ethernet/IP通讯接口定义，编写激光器输入输出的自定义数据结构，分别命名为LaserStatus和LaserControl。建立自定义数据结构的优势是优化程序的可读性以及内存的使用，减少内存的使用，缩短通讯时间。

2.2.4 编制程序

IPG激光器手册提供的控制流程图如图3所示，通过PLC编程切换激光光闸回路开关和激光程序号，达到控制启停IPG激光器的目的。

控制思路：发送激光请求，在工位取得激光控制权后，切换光闸回路和旋转激光程序号，启动伺服开始旋转，同时启动激光，伺服完成旋转角度要求后，停止伺服旋转和激光，伺服回HOME位。

3 实验结果

在触摸屏上设置伺服旋转的圆心坐标、半径、旋转速度以及激光焊接功率。PLC程序逻辑在屏蔽IPG激光的条件下完成调试。PLC接收到实际焊接功率后，判定产品OK/NG。经实验，功能正常，安全可靠，生产节拍满足生产需要。

图3 IPG激光器控制流程图

4 结语

随着工业自动化的迅猛发展，作为控制工厂调配运输、生产的“大脑”，PLC的地位也将不断提高。通过编程实现罗克韦尔Compactlogix系列PLC对IPG激光器的控制，采用EtherNET/IP通讯协议和自定义数据类型进行编程，通讯稳定可靠，IPG激光参数修改方便快捷，减少硬接线I/O的信号故障点，值得大力推广。