基于PLC的汽车焊接机器人控制研究

王少昌 杨晓东 刘成华

摘 要：汽车焊装操控机器人是属于汽车产品制造流程中最常用到的一款焊制装备，其操控机构的性能优劣极为关键。本文将以美国 Allen Bradley公司生产的1756 L73S为中心控制机构的焊接流程及焊装智能机器人作为实际例证，对汽车产品焊制流程中的智能化焊装控制做出了系统的探讨和分析，给汽车制作流程中焊装智能机器人的普及运用提供有益的参考。

关键词：PLC技术；汽车制造；焊装机器人；操作控制

由于当今高科技工业技术取得了突飞猛进式发展，汽车工业的智能化控制水平也在不断升高，特别是在近一个时期以来，汽车使用者的多重化功能需求不断扩展和丰富，汽车工业的生产模式亦逐步摆脱了以往大规模、单一生产线的制作流程，开始转向柔性化、丰富化、精品化、艺术化的制作机制，汽车焊制作业流程对焊装机构中的多功能化、灵活化程度控制标准愈发严格。时下汽车工业体系中的白车身生产流程通常都是选择精准程度极高、操作功效甚佳、柔性功能优异的激光型焊制操控机器人。本文以1756 L73S一族中的PLC控制模式的白车体制作流程为研究实例，对PLC型控制流程及焊装机器人的高功效、高品质、强柔性的信号传递及生产作业流程展开系统的阐释，进而给PLC技术在汽车焊接流程的实际运用及大力推广创造有利的条件。

1 汽车焊装流程及PLC控制器功能介绍

PLC程序控制器是现阶段工业上运用最为广泛的一款可编程的逻辑管控装置，其可依托内部速算来实现以往式的继电装置的程序化控制过程、即时数学运算过程以及模拟程序处置过程，并且尚可服务于多项条款间的密切沟通。PLC技术在汽车工业生产中获得了充分的实践应用，其在实际应用过程中具备效能显著、编程简洁、平稳性良好的特点。白车体是汽车结构中各类功能的支撑载体，在其未作外表涂装、内部装饰以及整车总成之前，第一要先实施焊装工序，而在整个白车体的焊制阶段中，其车门部位的焊制是总体焊制作业中的基础部分，车门对接品质的优劣在很大程度上关联着整台车的技术性能。[1]

2 车门焊制控制机构及其硬件组成

车门对接工艺一般包含两架激光对接机器人及四处焊接平台，其第一个工位是重点留作焊装玻璃引槽及防撞杆之用，而其第2个工位是重点担负焊制铰链筋板及内装饰筋板，其第3个工位重点担负铰链筋板及防撞杆的焊制任务，第4个工位重点担负焊装外壁窗栏。车门焊制工序中的控制机构重点涵盖PLC控制器、操控台、工件夹具、气压通路以及激光型焊制机器人等多个类型的控制机件，PLC控制器对整体焊接系统实施操作控制，其传入讯息是操作台传出的操控指令及来自于各类传感器的显示内容，传出的指令讯息即由相应的智能机器人、夹具油缸、电磁控制阀等来具体落实，而在整体操控机构的运作程序中，对激光焊装机器人的动作管控是最为重要的。[2]

3 针对PLC控制机构的硬件构成分析

在对汽车车门机构进行焊接的操作环节中，必须谨慎管控的操作部位包括夹具机构中的气缸油路，每具气缸内含有一种多功能的电磁性切换阀及两个定位传感部件，另外还拥有焊接操控机器人的通信入口及夹具本体的辨识信号，而1756 L73S成套产品中PLC控制器的I/O引入点在不增设I/O程序模块的状态下，最多能容有250个，故此能够达到设计标准要求，因而应选取1756 L73SCPU226、EM211数字量程序模块及EM223数量引出程序模块即能符合整体控制机构的功能要求。

在實施车门焊接作业步骤中，其激光型焊接操作环节中通常会放射出很多的光能和热能，由此产生的小区域高温状态对操控体系也会造成极大的负面影响，而当气压通道中的压力上涨时会降低夹具的稳固性，故此需强化功能数字模块EM235，以此对焊装作业现场中的操控温度及压力状态开展实地的监控，当超越其临界值时，PLC控制机构即会马上摘除供电电源，强行中断系统运作，从而实现稳定生产功能的目标。[3]

4 针对PLC控制机构的软件组成分析

在针对于应用PLC控制器的调控体系中，所选取的是模块型的控制套路，焊装作业流程的管控及焊制机器人的行为动作管控是属于相互独立的两类控制模块，PLC装置借助于适用讯息来装配操作流程并和焊接机器人进行密切的协作，其操作程序在实际操作环节中可借助于相应的起始符号、结束符号以及BBC检测数码来实现信息传递的有效性。实际控制流程为：控制系统启动，PLC控制焊接机器人上电复位，然后由系统对夹具位置、行程开关等传感器信号进行检测并与程序中的模块参数进行互相比对，然后由PLC进行逻辑运算后输出相应的指令，调整夹具的位置；夹具夹紧工件后，由PLC控制焊接机器人进行工作，即PLC发出相应的通讯指令，有机器人将指令与自身储存器的相关指令进行比对后，选择合适的模块程序，完成焊接动作和位姿调整，焊接过程中的焊接电流大小、通断时间都是由机器人自身的控制器完成的。PLC系统采用模块化编程，可以通过调用不同的子程序进行焊接，这有利于提高控制系统的稳定性、灵活性，可实现基于PLC汽车焊装机器人控制系统的高效运作。[4]

5 结语

笔者结合自身实践经验，以1756 L73S系列PLC控制白车身的车门焊接工艺流程为例，对基于PLC控制的激光焊接机器人控制系统进行了具体的研究，并从系统构成、硬件设计、软件设计等方面详细论述了PLC控制系统的特点，为PLC控制系统在汽车焊接机器人中的应用和推广提供了有力的技术支撑。

参考文献：

[1]潘垚锟，刘波.基于1756 L73SPLC的汽车后桥焊接专机控制系统[J].机械设计与制造工程，2015（01）.

[2]范小兰，赵春锋.基于PLC的机械手控制在MCGS中的实现[J].制造业自动化，2012（18）.

[3]陈全，李钢，张仁斌.基于开放式体系结构的弧焊机器人控制系统设计和实现[J].制造业自动化，2004（09）.

[4]赵渊博.焊接机器人在焊接生产线中的应用意义与在汽车车身焊接生产线中的应用[J].科技展望，2016（32）.