汽车焊装车间自动化控制技术研究

周振波

摘要：汽车在焊装过程中都会使用到自动化技术，应用自动化技术是通过设计出一整套完整的程序，再把程序输入到电脑、HMI的汽车生产管理系统当中，让一部分的工作程序能够通过电脑来达到智能控制的效果。通过自动化技术的应用，不但能够有效节省人力、时间，还能够提升汽车的制造质量。

关键词：汽车；焊装车间；自动化；控制技术；智能

1汽车焊装车间控制系统的主要结构与功能

1.1监控层与控制层的功能结构

汽车焊装车间控制系统的监控层的主要构成部分有监控和生产管理服务器系统、ANDON服务器，焊装车间控室内的监控管理服务器，能对总生产部门下达生产任务，按照总生产任务，不同的生产线会进行生产，等到完成生产任务之后，会将最终情况汇报给总生产部门。监控系统进行数据整理和统计后，能够更有效地分配任务，同时也能够对生产部门进行全程监控。控制层由PLC系统构成，安放在各个区域的汽车焊装车间内，通过以太网交换的机器与监控层进行连接。控制层通过PLC连接各个区域车间的交换机，用以太网结成环状网络，再连接监控服务器进行整体控制。

1.2设备层与安全总线的功能结构

RFID读写装置、变频器以及机器人等电气设备构成了设备层，以上这些设备存在于汽车焊接车间的PLC控制系统中。标准现场总线系统已经被许多汽车生产制造厂的焊装车间采用。虽然标准现场总线已经成为工业自动化的主流技术，但是实际上还没有达到十分成熟的程度，仍旧存在着一些问题，尤其是在安全控制方面。PLC的安全问题一直是使用中受到广泛关注的问题。所谓安全PLC，就是指设计之初就准备将其应用到条件恶劣的环境，在本身失效时不会产生人生安全和设备安全，在一台安全PLC根据要求达到了行业规定的安全等级，就表示它具有强大的自诊断能力，可以监测各个方面的操纵系统状态、程序执行状态和硬件状态。此外，安全PLC还必须执行标准机构认证的必须的故障动作，而这些故障安全动作都是根据特定的原则设计，并满足国际安全标准的要求。

在保障安全控制的前提下，安全总线系统地简化了车间安全方面的系统工作内容。部分国内汽车焊装车间已经在使用安全总线系统，作为现代汽车焊装自动化控制技术的优秀成果之一，越来越多的汽车生产制造厂商都在开始了解或采用了该系统（如图1所示）。

2实现汽车车身自动化生产的软件设计

2.1实现汽车自动化软件设计要求

设计人员在应用自动化控制技术过程中，要分析各方面的因素，并且要准确把握好设计的要求，进行科学地设计汽车自动化生产软件，以加快汽车焊装速度。在汽车焊装车间生产中的最关键的部分之一就是汽车车身，特别是对于车身的整体设计，因为不同的车型，对车身的要求也是不同的，这一点需要特别注意。设计人员在设计的过程中，必須要严格按照相关的规定，对车型、车身等要求进行全面、客观的分析，坚持设计原则，科学设计汽车自动化生产软件和可编程逻辑控制系统等，通过自动化控制技术的应用，充分展现出车身制造多样化的优势。

2.2结构化、模块化编程及其特点

汽车自动化系统除了构建整个硬件网络之外，自动化控制技术的软件部分在整个车身制造中发挥着关键的作用。对于汽车车间的上位监控管理系统和设备层中的HMI程序的编制，不同的汽车厂家要求差异很大；对于中大型PLC程序的编制，为了提高PLC程序的一致性、可读性、可移植性和提高编程效率等，汽车厂家一般都要求焊装设备集成商采用结构化、模块化编程方式。采用模块化编程是指将程序划分成一个个独立的小程序，在需要调用的时候调用单个的小程序即可，而不是将很多的程序堆积到一起，这样既不利于程序的执行，也不利于它的编写和使用。根据模块化编程自身的特点，其本身就具有较强的可移植性，不同的电脑系统都能适用该编程，方便了在生产汽车过程中相关程序命令的执行。另外，不同的工程师都可以随时运用程序，对于处理突发情况选择性更多，运行可靠性更高。

2.3实行功能划分，分类编程

不同的命令需要不同的程序来执行，因此在制造汽车的过程中，不同的制造设备同样需要承担不同的制造任务，而不同的制造任务需要不同的程序来进行控制。模块化编程能够明确的划分程序，不会因为一个程序出现问题而导致其他工作程序无法运行。编程通过功能化能够快速发现程序的错误，并及时的纠正，可避免了每次出现错误都要检查一遍程序的时间，节约了时间。通过这样的程序编写能够减少工作量，同时也减少了编程人员的任务量以及调试负担，提升了程序的可读性。如果要更新系统，只需要针对更改的部分进行更新就能够保证整个系统的更新。

2.4用户自定义数据

为了减少程序中间变量编辑的工作量和实现同类对象变量的统一，使用用户自定义数据类型是最好的解决方式。

3结语

总之，随着我国家用汽车市场需求量的急剧增加，汽车行业的竞争也越来越激烈。只有汽车生产厂商在汽车制造工艺上精益求精才能从根本上促进汽车工业的蓬勃发展。汽车焊装自动化控制技术的不断提高，正是汽车制造工艺创新发展的良好体现，标志着汽车焊装车间技术系统进入了现代化、科学化和自动化的崭新发展时代。此外，采用创新软件、自动化技术、驱动技术及服务。这些能够缩短产品生产时间、提高生产效率和灵活性，帮助工业企业保持在市场上的竞争优势。

参考文献：

[1]张园林，成永兴.汽车焊装车间自动化控制技术[J].山东工业技术，2015.

[2]黄初敏.安全总线在汽车焊装自动化控制中的应用分析[J].山东工业技术，2016.

[3]朱阳兵.汽车装配车间机械化输送技术的应用[J].现代制造技术与装备，2014.

（作者单位：大连豪森瑞德设备制造有限公司辽宁省大连市）