汽車焊裝車間自動化控制技術(shù)研究

周振波

摘要：汽車在焊裝過程中都會使用到自動化技術(shù)，應(yīng)用自動化技術(shù)是通過設(shè)計出一整套完整的程序，再把程序輸入到電腦、HMI的汽車生產(chǎn)管理系統(tǒng)當中，讓一部分的工作程序能夠通過電腦來達到智能控制的效果。通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，不但能夠有效節(jié)省人力、時間，還能夠提升汽車的制造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽車；焊裝車間；自動化；控制技術(shù)；智能

1汽車焊裝車間控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)與功能

1.1監(jiān)控層與控制層的功能結(jié)構(gòu)

汽車焊裝車間控制系統(tǒng)的監(jiān)控層的主要構(gòu)成部分有監(jiān)控和生產(chǎn)管理服務(wù)器系統(tǒng)、ANDON服務(wù)器，焊裝車間控室內(nèi)的監(jiān)控管理服務(wù)器，能對總生產(chǎn)部門下達生產(chǎn)任務(wù)，按照總生產(chǎn)任務(wù)，不同的生產(chǎn)線會進行生產(chǎn)，等到完成生產(chǎn)任務(wù)之后，會將最終情況匯報給總生產(chǎn)部門。監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計后，能夠更有效地分配任務(wù)，同時也能夠?qū)ιa(chǎn)部門進行全程監(jiān)控?？刂茖佑蒔LC系統(tǒng)構(gòu)成，安放在各個區(qū)域的汽車焊裝車間內(nèi)，通過以太網(wǎng)交換的機器與監(jiān)控層進行連接?？刂茖油ㄟ^PLC連接各個區(qū)域車間的交換機，用以太網(wǎng)結(jié)成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，再連接監(jiān)控服務(wù)器進行整體控制。

1.2設(shè)備層與安全總線的功能結(jié)構(gòu)

RFID讀寫裝置、變頻器以及機器人等電氣設(shè)備構(gòu)成了設(shè)備層，以上這些設(shè)備存在于汽車焊接車間的PLC控制系統(tǒng)中。標準現(xiàn)場總線系統(tǒng)已經(jīng)被許多汽車生產(chǎn)制造廠的焊裝車間采用。雖然標準現(xiàn)場總線已經(jīng)成為工業(yè)自動化的主流技術(shù)，但是實際上還沒有達到十分成熟的程度，仍舊存在著一些問題，尤其是在安全控制方面。PLC的安全問題一直是使用中受到廣泛關(guān)注的問題。所謂安全PLC，就是指設(shè)計之初就準備將其應(yīng)用到條件惡劣的環(huán)境，在本身失效時不會產(chǎn)生人生安全和設(shè)備安全，在一臺安全PLC根據(jù)要求達到了行業(yè)規(guī)定的安全等級，就表示它具有強大的自診斷能力，可以監(jiān)測各個方面的操縱系統(tǒng)狀態(tài)、程序執(zhí)行狀態(tài)和硬件狀態(tài)。此外，安全PLC還必須執(zhí)行標準機構(gòu)認證的必須的故障動作，而這些故障安全動作都是根據(jù)特定的原則設(shè)計，并滿足國際安全標準的要求。

在保障安全控制的前提下，安全總線系統(tǒng)地簡化了車間安全方面的系統(tǒng)工作內(nèi)容。部分國內(nèi)汽車焊裝車間已經(jīng)在使用安全總線系統(tǒng)，作為現(xiàn)代汽車焊裝自動化控制技術(shù)的優(yōu)秀成果之一，越來越多的汽車生產(chǎn)制造廠商都在開始了解或采用了該系統(tǒng)（如圖1所示）。

2實現(xiàn)汽車車身自動化生產(chǎn)的軟件設(shè)計

2.1實現(xiàn)汽車自動化軟件設(shè)計要求

設(shè)計人員在應(yīng)用自動化控制技術(shù)過程中，要分析各方面的因素，并且要準確把握好設(shè)計的要求，進行科學(xué)地設(shè)計汽車自動化生產(chǎn)軟件，以加快汽車焊裝速度。在汽車焊裝車間生產(chǎn)中的最關(guān)鍵的部分之一就是汽車車身，特別是對于車身的整體設(shè)計，因為不同的車型，對車身的要求也是不同的，這一點需要特別注意。設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，必須要嚴格按照相關(guān)的規(guī)定，對車型、車身等要求進行全面、客觀的分析，堅持設(shè)計原則，科學(xué)設(shè)計汽車自動化生產(chǎn)軟件和可編程邏輯控制系統(tǒng)等，通過自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，充分展現(xiàn)出車身制造多樣化的優(yōu)勢。

2.2結(jié)構(gòu)化、模塊化編程及其特點

汽車自動化系統(tǒng)除了構(gòu)建整個硬件網(wǎng)絡(luò)之外，自動化控制技術(shù)的軟件部分在整個車身制造中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。對于汽車車間的上位監(jiān)控管理系統(tǒng)和設(shè)備層中的HMI程序的編制，不同的汽車廠家要求差異很大；對于中大型PLC程序的編制，為了提高PLC程序的一致性、可讀性、可移植性和提高編程效率等，汽車廠家一般都要求焊裝設(shè)備集成商采用結(jié)構(gòu)化、模塊化編程方式。采用模塊化編程是指將程序劃分成一個個獨立的小程序，在需要調(diào)用的時候調(diào)用單個的小程序即可，而不是將很多的程序堆積到一起，這樣既不利于程序的執(zhí)行，也不利于它的編寫和使用。根據(jù)模塊化編程自身的特點，其本身就具有較強的可移植性，不同的電腦系統(tǒng)都能適用該編程，方便了在生產(chǎn)汽車過程中相關(guān)程序命令的執(zhí)行。另外，不同的工程師都可以隨時運用程序，對于處理突發(fā)情況選擇性更多，運行可靠性更高。

2.3實行功能劃分，分類編程

不同的命令需要不同的程序來執(zhí)行，因此在制造汽車的過程中，不同的制造設(shè)備同樣需要承擔(dān)不同的制造任務(wù)，而不同的制造任務(wù)需要不同的程序來進行控制。模塊化編程能夠明確的劃分程序，不會因為一個程序出現(xiàn)問題而導(dǎo)致其他工作程序無法運行。編程通過功能化能夠快速發(fā)現(xiàn)程序的錯誤，并及時的糾正，可避免了每次出現(xiàn)錯誤都要檢查一遍程序的時間，節(jié)約了時間。通過這樣的程序編寫能夠減少工作量，同時也減少了編程人員的任務(wù)量以及調(diào)試負擔(dān)，提升了程序的可讀性。如果要更新系統(tǒng)，只需要針對更改的部分進行更新就能夠保證整個系統(tǒng)的更新。

2.4用戶自定義數(shù)據(jù)

為了減少程序中間變量編輯的工作量和實現(xiàn)同類對象變量的統(tǒng)一，使用用戶自定義數(shù)據(jù)類型是最好的解決方式。

3結(jié)語

總之，隨著我國家用汽車市場需求量的急劇增加，汽車行業(yè)的競爭也越來越激烈。只有汽車生產(chǎn)廠商在汽車制造工藝上精益求精才能從根本上促進汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展。汽車焊裝自動化控制技術(shù)的不斷提高，正是汽車制造工藝創(chuàng)新發(fā)展的良好體現(xiàn)，標志著汽車焊裝車間技術(shù)系統(tǒng)進入了現(xiàn)代化、科學(xué)化和自動化的嶄新發(fā)展時代。此外，采用創(chuàng)新軟件、自動化技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)及服務(wù)。這些能夠縮短產(chǎn)品生產(chǎn)時間、提高生產(chǎn)效率和靈活性，幫助工業(yè)企業(yè)保持在市場上的競爭優(yōu)勢。

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（作者單位：大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司遼寧省大連市）