汽車焊裝車間自動化控制技術研究

周振波

摘要：汽車在焊裝過程中都會使用到自動化技術，應用自動化技術是通過設計出一整套完整的程序，再把程序輸入到電腦、HMI的汽車生產管理系統當中，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。通過自動化技術的應用，不但能夠有效節省人力、時間，還能夠提升汽車的制造質量。

關鍵詞：汽車；焊裝車間；自動化；控制技術；智能

1汽車焊裝車間控制系統的主要結構與功能

1.1監控層與控制層的功能結構

汽車焊裝車間控制系統的監控層的主要構成部分有監控和生產管理服務器系統、ANDON服務器，焊裝車間控室內的監控管理服務器，能對總生產部門下達生產任務，按照總生產任務，不同的生產線會進行生產，等到完成生產任務之后，會將最終情況匯報給總生產部門。監控系統進行數據整理和統計后，能夠更有效地分配任務，同時也能夠對生產部門進行全程監控。控制層由PLC系統構成，安放在各個區域的汽車焊裝車間內，通過以太網交換的機器與監控層進行連接。控制層通過PLC連接各個區域車間的交換機，用以太網結成環狀網絡，再連接監控服務器進行整體控制。

1.2設備層與安全總線的功能結構

RFID讀寫裝置、變頻器以及機器人等電氣設備構成了設備層，以上這些設備存在于汽車焊接車間的PLC控制系統中。標準現場總線系統已經被許多汽車生產制造廠的焊裝車間采用。雖然標準現場總線已經成為工業自動化的主流技術，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注的問題。所謂安全PLC，就是指設計之初就準備將其應用到條件惡劣的環境，在本身失效時不會產生人生安全和設備安全，在一臺安全PLC根據要求達到了行業規定的安全等級，就表示它具有強大的自診斷能力，可以監測各個方面的操縱系統狀態、程序執行狀態和硬件狀態。此外，安全PLC還必須執行標準機構認證的必須的故障動作，而這些故障安全動作都是根據特定的原則設計，并滿足國際安全標準的要求。

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

2實現汽車車身自動化生產的軟件設計

2.1實現汽車自動化軟件設計要求

設計人員在應用自動化控制技術過程中，要分析各方面的因素，并且要準確把握好設計的要求，進行科學地設計汽車自動化生產軟件，以加快汽車焊裝速度。在汽車焊裝車間生產中的最關鍵的部分之一就是汽車車身，特別是對于車身的整體設計，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。設計人員在設計的過程中，必須要嚴格按照相關的規定，對車型、車身等要求進行全面、客觀的分析，堅持設計原則，科學設計汽車自動化生產軟件和可編程邏輯控制系統等，通過自動化控制技術的應用，充分展現出車身制造多樣化的優勢。

2.2結構化、模塊化編程及其特點

汽車自動化系統除了構建整個硬件網絡之外，自動化控制技術的軟件部分在整個車身制造中發揮著關鍵的作用。對于汽車車間的上位監控管理系統和設備層中的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備集成商采用結構化、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，在需要調用的時候調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行，也不利于它的編寫和使用。根據模塊化編程自身的特點，其本身就具有較強的可移植性，不同的電腦系統都能適用該編程，方便了在生產汽車過程中相關程序命令的執行。另外，不同的工程師都可以隨時運用程序，對于處理突發情況選擇性更多，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行，因此在制造汽車的過程中，不同的制造設備同樣需要承擔不同的制造任務，而不同的制造任務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問題而導致其他工作程序無法運行。編程通過功能化能夠快速發現程序的錯誤，并及時的糾正，可避免了每次出現錯誤都要檢查一遍程序的時間，節約了時間。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量以及調試負擔，提升了程序的可讀性。如果要更新系統，只需要針對更改的部分進行更新就能夠保證整個系統的更新。

2.4用戶自定義數據

為了減少程序中間變量編輯的工作量和實現同類對象變量的統一，使用用戶自定義數據類型是最好的解決方式。

3結語

總之，隨著我國家用汽車市場需求量的急劇增加，汽車行業的競爭也越來越激烈。只有汽車生產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的蓬勃發展。汽車焊裝自動化控制技術的不斷提高，正是汽車制造工藝創新發展的良好體現，標志著汽車焊裝車間技術系統進入了現代化、科學化和自動化的嶄新發展時代。此外，采用創新軟件、自動化技術、驅動技術及服務。這些能夠縮短產品生產時間、提高生產效率和靈活性，幫助工業企業保持在市場上的競爭優勢。

參考文獻：

[1]張園林，成永興.汽車焊裝車間自動化控制技術[J].山東工業技術，2015.

[2]黃初敏.安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用分析[J].山東工業技術，2016.

[3]朱陽兵.汽車裝配車間機械化輸送技術的應用[J].現代制造技術與裝備，2014.

（作者單位：大連豪森瑞德設備制造有限公司遼寧省大連市）