汽车焊装车间自动化控制技术

汽车焊装车间自动化控制技术

丁亚超段二强

（长城汽车股份有限公司河北省保定市071000）

摘要：汽车焊装过程中使用自动化技术首要的任务就是设计一套完整的程序，将其输入到电脑的汽车生产管理系统中，让一部分的工作程序通过电脑来智能的进行工作。这样不仅可以节省一部分人力，而且可以保证汽车制造出来的质量。在整个汽车制造网络控制系统中，通过以太网来进行各组数据的传输，保证工作的准确性，确保现场总线的正常工作，以维持汽车焊装时有条不紊的进行工作。

关键词：汽车；焊装车间；自动化；技术；分析

引言：随着现代工业的不断发展，计算机和网络技术在各行各业得到了广泛地应用，为工业生产自动化提供了有利的条件。汽车焊装车间自动化控制系统作为汽车生产制造过程的重要组成部分，应该不断完善创新，向着现代化、自动化、智能化的方向发展。工业的革新归根结底在于技术的革新。近几年来，我国家用汽车市场需求急剧加大，汽车行业的竞争也越来越激烈。汽车工业的蓬勃发展要求汽车生产厂商在汽车制造工艺上精益求精。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、自动化的崭新发展时代。

1.自动化技术应用时的控制系统

在我国当前技术的发展前提下，基本上所有的汽车生产车间对自动化的应用都是“集中分权制”，即由一个主要的核心系统在生产过程中对各部门生产工作进行监督，然后再分由不同的操作系统将工作内容进行细分，各司其职、互不干扰。

1.1监管层的组成及作用

汽车焊装车间的监管层是整个车间的核心部分，对于车间的有序工作有不可忽视的作用。它主要包括负责监管车间运行状况的服务器、负责发现系统中问题并在最短的时间内将信息传递出去的ANDON系统以及其他服务器，为实现安全高效的生产车间保驾护航。

1.2控制层的组成及作用

ANDON系统是控制层的核心系统，能对生产过程中的错误信息做出及时的反馈。除此之外，控制层还有各种不同的可编程逻辑控制器，它将车间中的主拼线、地板线以及左侧围和右侧围连通起来，通过以太网来进行各控制器的连接并进行必要的数据传输，建立起车间的控制层，同时连到监管层，保证系统的分层构建，层层划分。

1.3设备层的组成和作用

设备层是工作任务执行层，主要接受来自监管层的工作安排，同时受控制层操作要求的控制进行相关的工作流程。主要是可编程逻辑控制器系统中的相关现场设备，有扫描设备、控制变频设备以及控制远程连接的设备等。现场总线对汽车焊装车间的自动化进程有很大的影响，它是实现制造自动化的核心技术。通过这种智能化控制，实现自动化的操作，不但对生产成本有大幅的降低，而且能够弥补人力在工作过程中的工作失误，提高产品的合格率。

1.4安全总线在汽车焊装系统中的应用

安全总线系统对汽车在生产过程中以及运行时的安全性是十分重要的，需要通过统一的标准规定制造，能够及时发现生产时的故障和问题并作出反馈，以便于得到及时的解决，避免安全隐患的存在。因此，在国内的各个汽车生产车间对安全总线系统的应用还是十分支持的。

2.汽车车身焊装车间自动控制软件设计

汽车车身焊装车间自动化系统除了构建整个硬件网络之外，焊装车间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。对于汽车焊装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；对于焊装车间中大型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。结构化编程方式是基于不同的焊装线都有相同的功能结构单元提出来的，所以要求PLC程序也具有相同的树状结构，以达到程序结构的一致性，增强PLC程序的可读性。给整个控制系统的维护改造带来了方便。不同的汽车厂家对于PLC程序的树状结构要求也不完全一样，各汽车厂家自成体系，达成自身内部一致。

2.1模块化编程和特点

模块化编程是基于不同的焊装线都有相同或相似的设备或运行方式等提出来的。如，不同的焊装线都可能对气缸组、机器人、安全门进行控制，每个工位都有相同的自动／手动运行模式等；对于这些相同或相似的设备或运行方式都可给出相同的中间变量、相同的PLC处理程序进行控制；为了减少相同中间变量和PLC处理程序的编辑工作量，以及不同的设备集成商编制的PLC程序具有一致的可读性，汽车厂家一般都要求系统集成商使用模块化编程方式。模块化编程主要在两方面进行具体实施：一方面是变量编辑使用用户自定义数据类型方式进行变量定义；另一方面是PLC程序编制将相同的处理程序做成功能块，然后根据不同的I／O变量调用同一个功能块的方式进行编程。

2.2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。如，一个PLC控制系统控制20台机器人，每个机器人有100个中间变量。如果单独定义每一个中间变量则需定义2000次变量；而使用用户自定义数据类型方式进行变量定义，则需先创建一个用户自定义数据类型，假设取名为UDT1。当UDT1定义完成后，具体对每个机器人的中间变量进行定义时，仅需在创建新变量（如ROBOT1、ROBOT2等）时，将变量类型选择为UDT1，这样新变量内就含有100个子变量，在这个例子中使用用户自定义数据类型进行变量定义，仅需定义120次变量，从而大大节约了变量的编辑时间，也实现了中间变量的统一。

2.3功能块方式编程

为了减少相同PLC处理程序的编辑工作量以及提高PLC程序的一致性和可读性，采用功能块方式编程是最好的解决方式。相同的PLC处理程序仅需在功能块中编制一次即可，功能块内部程序的编制也可选择多种编程方式，如梯形图、语句表等都可以；当功能块编制完成后，在需要调用的地方直接调用编制好的功能块，这样就省去了多次调用时再次编辑相同处理程序的工作量，并且程序功能块也很容易在两个PLC程序间移植。采用模块化方式进行编程，可以大大减少程序编辑量，缩短程序开发时间，降低编程误操作发生率，在设备功能扩展时，也只需有针对性地修改相应功能块，而无需大范围调整程序结构，提高了程序的移植性与重用性，这给控制系统程序的调试与管理带来方便。

总结：在汽车焊装车间将自动化技术应用其中，不论对汽车质量而言，还是汽车运行时的安全性而言，都有一定程度的提高。自动化技术通过智能的控制，对程序执行进行“总—分”式的管理，与此同时将以太网引入其中，并加以合理地应用，不仅使生产过程更加紧密化、机械化、网络化，而且也在汽车生产过程中减少了材料的浪费，实现了生产效率最高化的生产标准。不仅如此，由于在程序编写时为了给程序执行提供方便，在编程的模块化上也有了更进一步的精炼，降低了程序编写时的难度，防止内容篇幅过长，不易理解，移植性差等缺点的出现。总之，自动化技术的应用对推动汽车行业的发展有深远的影响，同时也不断改进着程序编写时的不足。

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