基于PLC的白车身焊装生产线控制系统设计

徐永胜　李军　王爽　綦宗升　张丹

摘 要：随着汽车工业的快速发展，白色车身焊装线在汽车制造业的地位越来越高。本文首先介绍了汽车焊装生产线的组成、汽车焊装工艺的现状和发展。通过对汽车焊装生产线主要部件的分析，对控制内容和要求进行了分析。并在此基础上对焊装线控制程序进行了系统规划。在此基础上，最后详细分析了焊装线关键设备的控制，设计了实现机机器人焊装线通信与控制的程序。

关键词：汽车产业;白车身焊装线;现场总线

前言

汽车产业是国民经济的重要支柱产业，产业链长、关联度高、就业面广、消费拉动大，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。进入21世纪以来，我国汽车工业迅速发展，形成了各种类型和系列的整车及零部件的生产和配套体系。随着产业集中度的不断提高和产品技术水平的明显提高，中国已成为世界汽车生产和消费大国。

随着市场竞争日益激烈，各汽车工厂需要不断推出新车，满足不同层次用户的需求。为了在激烈的价格竞争中获得更大的利润空间，必须努力降低车型的投资成本和生产成本。如何利用先进的技术加快新产品理念和理念的形成，在短时间内开发出高质量、低成本的新产品，以适应市场不断变化的需求，成为汽车企业竞争的焦点。

汽车生产线主要包括冲压生产线、焊装生产线、涂装生产线和总装生产线。在生产过程中，汽车焊装生产线自动化程度高，设备复杂，控制难度大。从汽车工业的发展历史的角度来看，汽车焊装生产线的阶段经历了手工焊装线在1950年代- 1960年代，自动刚性焊接线-1970年代，机器人柔性焊接线-1980年代末和当前的高灵活性和高自动化焊装线。

一、焊装线系统的控制

面向对象是一种编程方法。面向对象编程具有良好的可重用性、可维护性和可扩展性。本章主要介绍如何在实际控制中采用面向对象的编程思想，建立设备专用通用程序和控制概念。

二、整线控制系统

PLC作为整个自动线控制系统的控制核心，完成网络控制层的控制任务，包括生产线的流量控制，输送设备与机器人的协调运动控制，辅助设备的协调控制。采用PROFIBUS主从站的网络模式。从站的某些故障不影响其他从站的工作，因此批量调试现场设备非常方便。由于DP从站的物理地址可以根据需要进行配置，有利于提高控制程序的模块化和可移植性。整线同一设备具有相同的I / O配置，控制软件可直接移植，提高了整线控制系统的标准化、模块化水平。将本项目的实际程序架构插入到机器人焊装线的西门子PLC程序架构中。

三、焊装线关键设备的控制逻辑

1.夹具控制逻辑：

在白车身焊装车间，夹具是基础，每个工位都有各种夹具。每个夹具都有多个气缸作为执行器，利用气缸的作用和气缸末端的机构来松开/夹紧夹具。在夹具的自动控制过程中，只要气缸动作，夹具就会完成夹紧或松开动作，使PLC的输出点可以发送信号，控制电磁阀，完成夹具的夹紧和松开。夹具的控制实质上是对气缸的控制，气缸的控制是通过控制电磁阀的动作来确定进入气缸的气路状态。因此，夹紧/松开夹紧动作是通过电磁阀切换空气回路的过程，通过磁力开关来判断最终气缸的位置。

2.操作模式标准功能块的创建

夹具的控制属性一般分为手动模式和自动模式。在同一时刻，夹具只能处在一个模式下。在未来，许多程序需要知道当前工位的工作状态。因此我们首先确定工作站模式逻辑。

3.单个夹具控制标准功能块的创建

白车身焊装线上有很多夹具，相应的气缸和传感器的数量更是惊人。如果没有良好的诊断和警报，将会非常麻烦。采用西门子s7-pdiag实现过程诊，如果夹紧动作后，动作使能消失（在安全或压缩气体供应异常的情况下），也应该设置夹紧动作记忆信号。如果夹紧动作记忆信号高，开始夹紧到位监控，计时器开始计时，时间结束时仍无法检测加紧到位的信号，错误的陈述从触摸屏幕上显示，根据不同的信号组合，确定哪个气缸故障，故障发生的原因，然后报警程序调用来报警信息。

三、总结

主要按照面向对象的结构，实现了对输送设备、工作位置夹具和机器人单元的控制，并按照一定的逻辑，相互关联，完成了对白车身焊装线的程序控制。程序设计采用模块化的思想，对控制对象的特性和属性进行抽象和提取，并创建了一些标准的程序模块。

结语：

当前的应用和发展，分析了国内外白车身焊装线，及各种常用设备在白车身焊装生产线进行了系统地分析，包括结构、夹具系统，往复杆输送系统和焊装系统。对机器人柔性焊装的控制系统進行了探讨和研究。

此外，在未来的研究中还有很多问题需要解决，这里不再赘述。综上所述，最终目标是不断提高白车身焊装线的自动化水平，改善控制功能，使其达到高生产效率，生产出高质量的产品。

参考文献

[1]孟婷婷.基于PLC的白车身焊装生产线控制系统设计[D].2015.

[2]李猛，杨志发.基于PLC的汽车焊装线控制系统设计[J].建筑工程技术与设计，2017，000（021）：4790-4790.