汽车焊装工艺测控自动化控制技术研究

陆文最

摘要：据公安部交管局统计，截至2016年底，全国机动车保有量达到了2.9亿辆，其中，汽车的保有量达到了1.94亿辆，这个数量还在不断持续上涨。汽车行业的快速发展，大量的资本融入到汽车市场，汽车行业竞争越来越激烈，人们对汽车要求不断提高。焊装是汽车四大工艺之一，焊装工艺的质量直接影响到汽车的外形以及整体美观。近年来，随着汽车行业的快速发展，人们对汽车车身工艺有了更高的要求。因此，生产厂家必须引起重视，不断提高汽车车身焊装工艺的设计水平和焊装水平，以满足人们的需求。

关键词：汽车焊装工艺；测控自动化；控制技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095—6487（2018）02—0010—02

1系统的硬件构成

在汽车焊装车间的测控自动化焊接生产线中所采用的测控自动化控制主要使用的是“集中监控、分散控制”的控制系统模式。其构成可以根据汽车焊接工艺的不同将整个汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统分为多个控制环节，各控制层次之间根据控制需求的不同，采用不同的网络结构和软硬件配置，以最大限度的实现汽车焊装车间测控自动化控制，确保汽车车身焊接的质量和效率。

汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统依据控制设备主要分为上位机控制层、分布控制层和设备层等几个层级。在上位机控制层接收厂级MES信息并通过MES协调各类汽车焊装车间各生产工序，确保汽车焊装车间测控自动化焊接生产线的安全、高效的运行。汽车焊装车间测控自动化管理系统中的分布控制层主要是由分布在焊接车间测控自动化焊接生产线上的PLC所组成。各PLC分布在测控自动化焊接生產线的全线，各PLC之间依靠工业以太网进行连接建立起环网冗余结构，汽车焊装车间测控自动化管理系统的上位机控制层与分布控制层之间建立起信息交互。汽车焊装车间测控自动化管理系统的设备层主要指的是汽车焊装车间中的各类设备，如各类变频器、远程模块、传感器和激光区域扫描开关等。在现今的汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中，依托于现场总线所搭接完成的集成化控制网络已经成为了工业测控自动化控制系统的重要特点，应用于工业现场测控自动化控制的总线技术主要有Profibus、DeviceNet等。现场总线技术的应用能够极大地提高汽车焊装车间测控自动化管理系统信息传输的效率和安全性，但是需要注意的是标准现场总线仍存在着一定的问题。由于汽车焊接工序的复杂性使得汽车焊装车间测控自动化管理系统在构建连接安全光幕、激光区域扫描开关等设备或控制终端时，需要加装安全继电器或安全PLC非总线控制系统来提高汽车焊装车间测控自动化控制的安全性。但是加装安全继电器或安全PLC非总线所造成的复杂冗余的控制状态将使得汽车焊装车间测控自动化控制受到较大的制约。在提高工业现场总线安全性和兼容性方面，世界多家著名的工业测控自动化企业合作开发了开放性和兼容性较强的PftoFIsafe、DeviceNetsafety等的新型安全总线系统。该系统与传统的标准总线系统在通信协议标准上有着较大的差异，新型的安全总线系统集合了标准PLC和安全PLC的优点，通过集成化的方式来对标准I/O和安全I/O通信进行支持，集成化的总线系统极大的简化了汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统现场安全布线。汽车焊装车间测控自动化生产系统中的各类安全监控设备可以与安全集成PLC使用现场总线进行方便的互联，完成汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中的设备层安全控制系统的构建。安全总线系统在工业测控自动化生产控制领域中有着广阔的应用前景。在汽车焊装车间测控自动化控制中，各汽车生产厂家会结合企业自身的特点采取相应的汽车焊装车间测控自动化控制形式，对于汽车焊装车间测控自动化系统的设备层与分布式控制系统并不一定都是采用大中型PLC实现的联网控制。在汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统的硬件组成上，各汽车生产厂家可以根据企业自身在汽车焊装车间测控自动化生产中的工艺特点选择性的对汽车焊装车间焊装线中的设备及重要的独立岛采用大中型的PLC来实现对其的联网控制，比如在地板线、左右侧围线以及焊接机器人包边独立岛等。对于汽车焊装车间中的各部分构成出于实际成本考虑多选用的是小型的PLC，在满足汽车焊装车间测控自动化控制需求的同时降低测控自动化控制的成本。通过合理搭配各项测控自动化控制设备和搭建完善的测控自动化控制系统用以构建安全、高效的汽车焊装车间测控自动化控制体系，保障汽车焊装车间测控自动化焊接生产的顺利进行。

2软件设计和编制

做好汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统的建设除了做好汽车焊装车间各测控自动化控制设备的硬件组网外，还需要积极做好汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统软件部分的编制。汽车焊装车间测控自动化系统中的上位机控制层管理系统与分布式控制层各控制设备的HMI程序的编制，各汽车生产厂家结合企业自身在汽车焊接工艺和生产设计方面的不同会对汽车焊装车间测控自动化控制程序有着不同的需求。

对于汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中所使用的大中型的PLC程序的编制，出于加强对于大中型PLC程序可靠性和可移植性等方面的考虑，在进行程序编制时都要求相关程序具有结构化和模块化编程等特点。在大中型PLC的程序编制中采用结构化编程方式是出于汽车焊装车间各焊装线所具有的同一功能结构单元方面所考虑的，在对汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中的大中型PLC的程序的编制时，要求PLC程序都具有相同的树状结构，从而使得PLC程序具有良好的可读性和程序结构的一致性。由于各汽车生产厂家汽车焊装生产线的不同，其对于汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中的PLC程序的树状结构要求也不完全一致，在汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统中所使用的PLC程序进行编制时需要结合各汽车生产厂家焊装生产线的实际特点进行，用以确保PLC程序具有良好的可读性和一致性。对于汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统程序进行模块化的编制是基于各汽车厂商的汽车焊装车间生产线上所使用的焊接机器人具有相同或是相似的运行方式和结构特点。比如说，在汽车焊装车间焊装生产线上所采用的气缸组、焊接机器人或是气动安全门等，在对其进行控制时每个T位都采用自动/手动两种控制模式，在程序编制时对于这些相同或是相似的设备，在运行过程中如具有相同或是相似的运行方式，可以选用相同的中间变量或是相同的PLC处理程序对其进行控制。在汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统进行PLC程序编制时为简化程序编制结构减少程序编制的工作量，各汽车生产厂家在汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统程序编制时都要求程序采用模块化的编程方式，用以提高程序的适应性和可移植性。

3结论

汽车焊装工艺测控自动化控制技术研究和应用对于提高各汽车厂商在汽车焊装车间生产线测控自动化控制方面的应用有着极为重要的推动作用。做好汽车焊装工艺测控自动化控制技术的研究和应用，有助于提高各汽车生产厂商提高车身焊接的效率和质量。文章在分析汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统特点的基础上，对汽车焊装车间生产线测控自动化控制系统的硬件组成和软件编制中需要注意的问题进行了详细的阐述分析。