PLC在汽車車橋環(huán)縫自動(dòng)焊接設(shè)備中的應(yīng)用

劉英秀

摘? 要：社會(huì)的發(fā)展使得大眾對于汽車的要求越來越高，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)效率低，而且存在一定的危險(xiǎn)?？萍嫉陌l(fā)展使得汽車行業(yè)逐漸開始應(yīng)用自動(dòng)化程度較高的自動(dòng)焊接設(shè)備。PLC是一種新型的控制元件，具有通用性好、功能完備等特點(diǎn)。本文研究了自動(dòng)焊接技術(shù)應(yīng)用的意義，重點(diǎn)研究了PLC控制系統(tǒng)以及焊接的結(jié)果，旨在通過本文的研究，提高汽車制造業(yè)中的自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用水平，進(jìn)而提高焊接效率與質(zhì)量，促進(jìn)汽車制造業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC;汽車車橋環(huán)縫;自動(dòng)焊接

車橋部分對于汽車來說非常關(guān)鍵。在汽車制造過程中，要求車橋具有足夠的強(qiáng)度、剛度以及韌性。車架部分的焊接會(huì)對其質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。PLC可以提高控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，以PLC為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步提高車橋的焊接質(zhì)量。

一、應(yīng)用自動(dòng)焊接技術(shù)的意義

汽車制造行業(yè)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，在實(shí)際操作過程中，應(yīng)用自動(dòng)化焊接技術(shù)可以減少故障發(fā)生次數(shù)。近年來，我國工業(yè)化水平不斷提升，對于焊接技術(shù)的要求也變得更加嚴(yán)格。因此，應(yīng)用自動(dòng)焊接技術(shù)是對焊接工作的一種創(chuàng)新與發(fā)展。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)會(huì)首先把工件放置在電極之間，隨后對其加壓，最后通過斷電冷處理的方式在焊接部分形成穩(wěn)接頭，利用此種方法進(jìn)行焊接，涉及到多種焊接技術(shù)，比如，點(diǎn)焊等。應(yīng)用了焊接自動(dòng)化技術(shù)，不需要借助任何額外的材料就可以完成焊接工作，既節(jié)省了材料，又使得焊接步驟變得簡單[1]。

現(xiàn)階段，我國的勞動(dòng)力成本上升，企業(yè)更加重視人力成本和品質(zhì)管控，以滿足生產(chǎn)高效率高品質(zhì)的發(fā)展方向，因此，焊接自動(dòng)化的應(yīng)用就顯得尤為重要。

二、PLC控制系統(tǒng)

以利用S7-200型的PLC來設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接設(shè)備的控制系統(tǒng)為例。

（一）控制原理

焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍運(yùn)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)等共同組成了車橋環(huán)縫的焊接設(shè)備。焊機(jī)是CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)。系統(tǒng)為開關(guān)量時(shí)序控制系統(tǒng)，利用控制按鈕等環(huán)節(jié)的現(xiàn)場輸入，依照已有的程序來開展運(yùn)算工作，以此來對執(zhí)行元件進(jìn)行控制。對控制功能等方面進(jìn)行全面考慮之后，選擇了以S7-200為核心的電氣控制系統(tǒng)[2]。

（二）自動(dòng)焊接過程

以車橋部分的焊接工藝要求為基礎(chǔ)，有關(guān)部門可以利用圖1的方式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程，系統(tǒng)主要由氣缸、電機(jī)以及PLC等組成。在開展自動(dòng)焊接工作時(shí)，首先需要工作人員將工件放在工作臺(tái)上，并按下開始的按鈕，氣缸可以使得工作臺(tái)上升，并夾緊定位。

對工件進(jìn)行固定。在氣缸的作用下，焊槍開始下降，兩把焊槍一起工作，實(shí)現(xiàn)了焊接的自動(dòng)化，擺動(dòng)電機(jī)凸輪可以使焊槍沿著連接處持續(xù)額擺動(dòng)，如此一來，可以最大程度的提高焊縫的質(zhì)量;完成焊接工作之后，焊槍停止工作并退回，夾緊氣缸放松以后，工作臺(tái)隨之下降，一個(gè)焊接流程就完成了。開展焊接工作過程中，工組人員可以通過指示燈來判斷此刻執(zhí)行的操作。當(dāng)兩把焊槍對工件實(shí)施焊接工作時(shí)，假如有其中一部分發(fā)生了故障，那么另一部分則可以繼續(xù)完成焊接工作。PLC涉及到多種軟元件，比如，內(nèi)部計(jì)時(shí)器、輔助繼電器等等，所以，在其中增加了一些屏蔽錯(cuò)誤信號的程序，避免因?yàn)橐恍┱J(rèn)為原因引發(fā)不當(dāng)?shù)膭?dòng)作，進(jìn)而增加了工作的可靠以及穩(wěn)定性[3]。

（三）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)包括自動(dòng)以及手動(dòng)兩個(gè)部分，其中自動(dòng)又包括單槍自動(dòng)以及雙槍自動(dòng)，這些環(huán)節(jié)設(shè)有鑰匙開關(guān)對其進(jìn)行控制，并且，在系統(tǒng)中也設(shè)置了相應(yīng)的急停開關(guān)以及互鎖保護(hù)等等，在很大程度上提高了工作的安全性。該系統(tǒng)將CPU224型的PLC作為核心部分，共有輸入點(diǎn)14個(gè)，輸出點(diǎn)10個(gè)，并增加了一個(gè)輸入與輸出點(diǎn)為7的拓展模塊[4]。

借助以PLC為核心的控制系統(tǒng)，達(dá)到了自動(dòng)焊接的目標(biāo)，具體的焊接流程為：托盤上升-夾緊到位-焊槍落下，自動(dòng)引弧焊接;并使焊槍擺動(dòng)，工件依據(jù)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)-自動(dòng)填弧坑收弧-停止焊接一焊槍上升-夾緊松開一托盤下降-卸下工件。焊接的過程中，對于工件來說，焊槍的位置是不變的。與此同時(shí)，利用不同狀態(tài)下的互鎖性，來達(dá)到控制運(yùn)行的目的。手動(dòng)調(diào)整指的是工作人員通過對控制面板進(jìn)行操作，來上下移動(dòng)焊槍，來確定工件的定位以及焊接工作的開始與停止，手動(dòng)跟自動(dòng)相比較來說，效率低并且強(qiáng)度還很大，可以在特殊情況下對其進(jìn)行使用[5]。

橋殼與半軸套管有兩條環(huán)縫，有時(shí)會(huì)用到雙槍同時(shí)焊接，但有時(shí)則只需要單槍焊接，基于此，有關(guān)人員設(shè)置了三種方式，分別為左、右以及雙槍模式。不管是雙槍還是單槍，其自動(dòng)焊接的過程都是一樣的。在設(shè)計(jì)程序的過程中，單雙槍焊接都屬于子程序的一部分，執(zhí)行完主程序之后，執(zhí)行子程序。其中雙槍自動(dòng)焊接時(shí)，兩把焊槍是互不打擾的，假如在焊接的過程中，其中一把焊槍的程序出現(xiàn)了故障，那么不會(huì)影響另一把焊槍的工作，其依舊會(huì)完成剩下的工作[6]。

三、焊接結(jié)果

在焊接的過程，會(huì)產(chǎn)生大量的電、弧光以及金屬飛濺，以上情況可能會(huì)影響PLC的正常運(yùn)行，但是，經(jīng)過長時(shí)間的觀察來看，PLC的運(yùn)行情況良好，系統(tǒng)可以在此情況下運(yùn)行?；赑LC的控制系統(tǒng)顯示，焊接過程的完成只需要大概45S，而以前則需要一分鐘上下，由此可以看出，生產(chǎn)的效率得到了顯著的提高，并且也具有更高的穩(wěn)定性，PLC可以控制搭接現(xiàn)象，提高焊縫的質(zhì)量。焊機(jī)改進(jìn)后，相應(yīng)的減少了焊縫的焊接應(yīng)力以及變形，焊接接頭的形式以及位置等方面都可以達(dá)到有關(guān)的質(zhì)量要求。

四、結(jié)束語

總而言之，在汽車制造業(yè)中，應(yīng)用自動(dòng)焊接技術(shù)可以提高焊接的效率及質(zhì)量。PLC編程具有方便、直觀等特點(diǎn)，其可以讓控制系統(tǒng)的功能變得更加強(qiáng)大，進(jìn)而提高焊接設(shè)備的整體性能，最終促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn);

[1]戴子臣. 基于PLC的汽車焊裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略[J]. 今日自動(dòng)化，2021（12）：33-34.

[2]張小龍，曹德嚴(yán)，武曉亮. 基于PLC的汽車白車身焊接控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（20）：217-218.

[3]單以海，趙建偉，容祖龍，等. 自動(dòng)直縫焊接裝備的設(shè)計(jì)[J]. 汽車零部件，2021（7）：41-43.

[4]潘紹飛. 基于PLC的簡易焊接擺動(dòng)器設(shè)計(jì)[J]. 汽車博覽，2021（2）：9.

[5]王彬. 淺析汽車產(chǎn)業(yè)中焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J]. 中國機(jī)械，2021（22）：31-32.

[6]曹德嚴(yán). 基于PLC的ABB工業(yè)焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（15）：100-102.