基于 s7－200 plc 汽车后桥焊接专机控制系统

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1、2015年1月机械设计与制造工程Jan．2015第44卷第1期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．44No．1DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．01．015基于S7—200PLC的汽车后桥焊接专机控制系统潘矗锟，刘波(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：针对汽车后桥焊接生产现状进行研究，提出了一种低成本的后桥自动焊接专机。以s7—200PLC为核心设计汽车后桥壳焊接专机控制系统，利用昆仑通态触摸屏设计人机交互界面，通过变频器实现对专机伺服电机的精准控制，该专机系统性

2、能稳定、操作简便，具有较高的自动化程度。焊接产品焊缝均匀、过渡平滑，质量符合后桥壳设计工艺要求，可在小批量车型的设计生产审椎广^吏飓关键词：S7—200PLC；焊接专机；伺服电机；触摸屏中图分类号：TP278文献标识码：B文章编号：2095—509X(2015)01—0062—04后桥是汽车关键部件之一，起支撑作用，受力单、成本低等优点，同时避免了单独使用二氧化碳复杂，承受作用于路面和车架或车身之间的垂直气体焊出的焊缝发黑、飞溅物较多的缺点。力、纵向力和横向力¨j。焊接是后桥生产制造过程中主要的加工方式，对于大批量、自动化程度要2机械系统和工艺流程求高的大型汽车企业，常

3、采用机器人工作站焊接生专机系统可分成机械系统和电气系统。专机产线的方式，通过一个个工作站的焊接作业，完成系统整体构造如图1所示，包括电气柜、焊机电源、对后桥的焊接。对于小批量或者专职零部件生产左送丝机右送丝机的企业，从经济成本的角度来看，可以采用焊接专机来替代工作站，采取气动或电动控制夹紧，用缸PLC控制整个系统完成整个焊接过程。本文介绍的就是这样一种由PLC控制的低成本、高精度的后桥焊接专机系统，专机在设计时采用伺服电机控制工件，从而达到更高的精度。1系统简介该专机系统需要焊两道焊缝，分别是桥壳盖与桥体之间的焊缝和桥体与加强圈之间的焊缝。这图1系统设备示意图两道焊缝为

4、两道规则的圆形环焊缝，从设计和经济的角度分析，采用“焊枪不动，工件旋转”的设焊枪、气缸等。为便于装卡，在专机焊接前一道工计方案。在工件定位夹紧、气缸将焊枪送进到位序时，已将桥壳盖、桥体和加强圈之间进行了点焊，后，开始送丝引弧，进行焊接作业。在此过程中，焊使之相连。采用三爪卡盘定位，压紧气缸压紧的方枪固定不动，由专机系统通过驱动器控制伺服电机式对工件进行定位夹紧。三爪卡盘撑出对工件定带动lT件以一定的速度进行旋转，完成焊接。位，仅剩方向的转动自由度』，压紧气缸起固定采用二氧化碳和氩气混合气保护焊的焊接方作用，保证加工精度。三爪卡盘一端用来定位工法进行自动焊接，具有生产效率

5、高、对油锈不敏感、件，另一端与伺服电机相连，焊接时，通过伺服电机焊接变形小、冷裂纹倾向小、采用明弧焊接、操作简带动三爪卡盘进而带动工件旋转。焊枪固定在送收稿日期：2014—12～22作者简介：潘矗锟(1990一)，男，江西玉山人，中北大学硕士研究生，主要研究方向为机电液系统的状态监测及智能控制。·62·2015年第1期潘矗锟：基于S7—200PLC的汽车后桥焊接专机控制系统进气缸上，由气缸带动运动，气缸搭载在可调的平3控制系统台上J，平台可对焊枪的焊接角度和空间位置进3．1控制系统主体设计行调整，以达到最佳焊接效果。两道焊缝的工艺要专机控制系统主要包括对自动焊接过程的控

6、求不同，焊枪的焊接电压和电流也不一样，设定左制和监控。根据设计要求，选择“触摸屏+PLC”的焊枪电流190A，电压21．0V，右焊枪电流200A，电控制系统设计方案。。系统的主结构图如图3压24．4V。所示，控制系统由触摸屏、S7—200PLC、伺服驱动为便于装卸工件，选择脚踏开关控制定位夹紧器、2台焊机等构成。选择昆仑通态触摸屏设计人气缸。装卡时，工人操作吊具将工件放置在合适位机交互界面，触摸屏通过RS485总线和焊机相连，置，控制脚踏开关完成对工件的定位夹紧。脚踏开可实现电流、电压等实时数据的更改与监控；通过关设置4次为一循环周期，第一次是三爪卡盘撑PPI电缆和PL

7、C相连，实现信息的交互。PLC通过开；第二次是压紧气缸压紧；第三次是压紧气缸收10电缆控制焊机、伺服驱动器和焊接系统的其他回；第四次是三爪卡盘收回。借助脚踏开关，一个构件。伺服电机由伺服驱动器控制，可实现电机的工人即可完成整个后桥专机焊接操作，节约了企业启停、正反转和精准的速度控制。的人力成本。系统运行分手动和自动两种模式，手动模式在鲤塑雕触摸屏调试时使用，在系统进入正常生产使用时必须选择RS485总线II自动模式。手动模式下，工件装卡后，按下控制台的点动按钮手动控制系统焊接。控制台上有焊接、塑竺生点动、复位和急停4个按钮，借助控制台可方