基于PLC的汽车焊接机器人控制

摘 要：随着高新技术的发展和进步，社会的发展目前进入工业4.0时代，互联网技术与机器人、自动化技术的发展融合让焊接技术得到发展和提高。汽车工业领域中智能化控制水平的提升在汽车焊接生产中发挥着巨大的作用。在新时代焊接工艺朝着智能化和自动化发展。文章通过阐述PLC对机器焊接进行有效控制实现自动焊接成为目前发展的主要方向，对于促进PLC的汽车焊接机器人控制的发展有很现实的意义。

关键词：PLC;机器焊接机器人;自动化焊接

生活水平的提升让人们对汽车的需求不断增加，在一定程度上汽车需求量的增加导致了汽车行业的发展，而随着自动化技术和智能化技术的发展，汽车制造实现了自动化生产，大大改变了汽车的生产和制造模式，汽车的生产模式越发精细化和个性化，在汽车生产的过程中汽车焊接的智能化与自动化水平也得到明显的提升，在生产中使用激光焊接机器人推动了汽车制造行业的发展。

1 焊接機器人的运用

自动化和工业化的发展让机器人以更高的效率占据大量市场，并且得到了非常广泛的运用。在汽车制造行业中轿车的生产速度较快，汽车需求仍旧在不断增加，随着消费者对汽车质量提出更高的要求，汽车的焊接质量也随之增加。汽车的焊接速度和精度逐渐提升。焊接工作中，往往会产生烟尘和火花等物质，对人体来说具有危险性和污染性。使用人工焊接要花费大量的资金，还具备污染性。随之出现的自动焊接在汽车制造中得到了广泛的运用，其中最具有代表性的就是焊接机器人。焊接机器人有效推动了汽车的发展，推动了生产效率和确保了焊接质量，在焊接制造行业中，汽车制造行业属于最早使用焊接机器人，同时也是使用最广泛的。由于汽车制造行业过程程序的复杂性，涉及到的内容比较多、需要焊接的种类多，因此对焊接的精度要求也随之增加。汽车制造过程使用焊接机器人完成强度比较高的工作、精度比较复杂的工作也都有机器人完成，因为人工操作存在一定的危险因素，同时人工操作也不方便。目前焊接机器人在汽车制作行业中使用非常广泛，运用也非常多。

2 汽车焊接生产线与PLC控制器

PLC属于可编程控制器，在现实中运用非常广泛，使用计算机技术来控制系统且实现通讯，所以PLC主要运用在工业行业中。由于去存储器有可编程的作用，因此存储器可以操作各种指令并且实现各种技能的转换实现各种机器的控制。PLC控制器目前在汽车制造中得到了很广泛的使用，如西门子300profinet系列的PLC除了具备计数计时控制之外还支持多种形式与协议的通讯，还可以进行模拟量处理具有可靠性高编程灵活的优势。汽车焊接生产线由较多工位组成，如左工位和右工位、焊接机器人控制系统与PLC，焊接机器人接收到PLC指令之后执行相关的动作，同时PLC也处于监控状态，同时接受人机界面信号与传感系统等。在汽车焊接生产线中，通过终端操作进行焊接控制机器人控制系统保证每个环节每个动作都可以有效完成。

3 PLC的汽车焊接机器人控制

3.1 硬件设计

汽车焊接生产线中，车门焊接需要两个焊接机器人和四个焊接工作平台，每个焊接平台都有不同的作用。整个车门 焊接系统包括激光焊接机器人和气压回路、夹具相关操作平台，PLC控制器，PLC控制器在整个控制系统中有很重要的作用，进行指令的同时将指令传递给机器人从而控制整个操作系统。汽车焊接工艺中，夹具动作的进行需要气压回路气缸控制，每个气缸都装有电磁阀，电磁阀控制夹具。每个焊接平台上安装对应的气缸，气缸上有传感器。以西门子300profinet为例，这个型号的PLC具有独特的优势，在硬件上不可以使用I/O远程，另外还需要两个这样的模块实现数字量输入和输出，CPU的主要用途是中心控制器的输入和输出。激光机器人在焊接的过程中会生产大量的热和光影响到气压回路压力，进而影响夹具功能，为了确保气压回路的压力就要确保焊接过程的温度[2]。

3.2 软件设计

焊接生产线上的控制和焊接机器人的控制是相互独立但是可以相互通讯的，通讯效果的优劣与焊接工作是否正常有直接的影响，机器人和PLC之间的通讯方式是问答式串口通讯从而保证通讯的正常进行，其中涉及到结束符号和BBC检验码等。BBC检验码可以起到防止外部因素干扰通讯，造成错误指令的出现，通讯是否正常，一般都是确认指令发送方和接收方数据的真实性，确认码以字节为单位进行合并检查数值是否正常，如果数值正常就代表通讯正常。系统启动之后焊接机器人控制器和PLC之间恢复通电并且对所有位置的传感器进行扫描，确认状态之后将扫描的结果与存储器模块参数比较，参数处于正常情况下就正常运转并且使用模块指令执行动作。焊接机器人控制器和焊接机器人通讯，PLC发出指令，控制器收到指令之后将焊接机器人的控制器指令比较，指令相同就根据指令执行动作。焊接的时候，焊接机器人的控制器控制焊接时间和电源电流大小完成焊接。机器人完成动作指令之后与PLC实时通讯，根据通讯指令向PLC回复制定结果，PLC接收到动作指令之后向激光焊接机器人发送下一步操作指令，然后机器人根据指令操作，一直重复这个顺序直到所有的程序都完成为止。

4 结语

综上所述，西门子300profinet的优势是模块化变成完成对操作顺序的控制，让整个过程更加方便灵活与简单，确保系统安全可靠的同时也保证了系统的科学性，确保焊接工艺的完成。汽车行业焊接实现智能化和自动化，对促进汽车行业的现代化发展来说有非常重要的意义。

参考文献：

[1]王少昌，杨晓东，刘成华.基于PLC的汽车焊接机器人控制研究[J].科技风，2018，No.358（26）：16.

[2]韩桂荣，陈绪兵，HanGuirong等.基于PLC、机器人和视觉系统的汽车轮毂全自动搬运系统设计[J].现代制造工程，2017（09）：52-58.