【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件修改程序及參數(shù)來(lái)調(diào)整設(shè)備功能，使其具有很好的可更改性，是一個(gè)具有高性價(jià)比和高可靠性的控制系統(tǒng)。整個(gè)控制系統(tǒng)具有手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)焊接功能，焊槍橫向移動(dòng)、上下移動(dòng)的速度、長(zhǎng)度可通過(guò)觸摸屏預(yù)置。整個(gè)控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、操作簡(jiǎn)便、智能化水平高的特點(diǎn)。（1） 埋弧焊接專機(jī)設(shè)備主體結(jié)構(gòu)該設(shè)備主要由機(jī)床身、回轉(zhuǎn)頭、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（含夾具）、橫梁機(jī)構(gòu)（X向）、電動(dòng)拖板（Z向）、氣動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（手動(dòng)X、Y向）、操作合及電氣控制柜（電氣控制系統(tǒng)）、氣路系統(tǒng)、焊接電源、焊槍及送絲操作合等組成。由機(jī)床身作為安裝平臺(tái)，回轉(zhuǎn)頭安裝在床身導(dǎo)軌面上，橫梁機(jī)構(gòu)立柱安裝固定在床身后側(cè)面。該設(shè)備外觀構(gòu)造、。（2）埋弧焊接專機(jī)焊接工藝流程：埋弧焊接專機(jī)焊接過(guò)程分為正、反兩面完成，其中正面、反面過(guò)程相同，其焊接過(guò)程為起始左右焊槍在原位，工件就位后，按“啟動(dòng)”按鈕，夾緊到位，頂緊到位，左右槍從原位觸摸屏按設(shè)定點(diǎn)行走到設(shè)定A點(diǎn)，調(diào)整后焊槍位置后，按“啟動(dòng)或行走”左右槍從設(shè)定A點(diǎn)行走到設(shè)定B點(diǎn)進(jìn)行起弧或模擬焊接動(dòng)作，焊槍從設(shè)定B點(diǎn)依次行走到最后設(shè)定E點(diǎn)停弧。完成后，焊槍回到原位，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)到翻轉(zhuǎn)到位位置，左右槍進(jìn)行反面焊接，反面焊接完成后，左右槍回到原位，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻到原位，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，頂緊松開(kāi)到位，焊接過(guò)程完成。（3） 埋弧焊接專機(jī)I/O變量埋弧焊接專機(jī)采用左、右雙槍焊接方式進(jìn)行焊接，除去配有協(xié)調(diào)氣缸控制焊槍動(dòng)作外，還配有步進(jìn)電機(jī)控制焊槍動(dòng)作。埋弧焊接專機(jī)的主站和從站的S7200通過(guò)RS485通訊口連接，用PPI協(xié)議來(lái)交換數(shù)據(jù)。主、從站I/。 埋弧焊接專機(jī)主站I/O變量表輸入地址注釋輸出地址注釋自動(dòng)/手動(dòng)左槍步進(jìn)電機(jī)脈沖用復(fù)位左槍步進(jìn)電機(jī)脈沖用左槍左槍升右槍左槍降啟動(dòng)夾緊行走松開(kāi)焊槍升降頂緊夾緊松開(kāi)停止正翻翻轉(zhuǎn)反翻左槍左行左焊機(jī)啟停左槍右行左槍前行左槍后行頂緊急停左槍右限位左槍前限位左槍后限位翻轉(zhuǎn)原位 翻轉(zhuǎn)到位 埋弧焊接專機(jī)從站I/O變量表輸入地址注釋輸出地址注釋啟動(dòng)右槍步進(jìn)電機(jī)脈沖用行走右槍升右槍左行右槍降右槍右行右焊機(jī)啟停右槍前行紅燈右槍后行黃燈右槍左限位綠燈右槍前限位蜂鳴器右槍后限位急停（3）埋弧焊接專機(jī)硬件及外圍電路埋弧焊接專機(jī)采用并聯(lián)鏈接主、從站形式進(jìn)行控制，主站有21個(gè)輸入和13個(gè)輸出，從站有10個(gè)輸入和11個(gè)輸出，在充分考慮實(shí)際應(yīng)用及要求I/O點(diǎn)數(shù)預(yù)留情況后，主站在CPU 226（24個(gè)輸入和16個(gè)輸出）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展1個(gè)EM223 DI4/DO4DC 24V模塊；從站只需CPU 226就夠了。這樣主站PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊共有28個(gè)輸入和20個(gè)輸出；從站PLC主機(jī)有24個(gè)輸入和16個(gè)輸出，即滿足了系統(tǒng)的控制要求，也滿足了對(duì)于I/O口余量的設(shè)計(jì)要求。左、右焊槍控制用步進(jìn)電機(jī)采用兩個(gè)EM253定位模塊進(jìn)行控制，從而很好的達(dá)到焊槍位置精確控制要求。系統(tǒng)配備EM 277通訊模塊，最終將焊接過(guò)程中的必要參數(shù)通過(guò)PROFIBUSDP總線網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位組態(tài)界面，從而達(dá)到對(duì)于焊接工藝的合理監(jiān)控與總結(jié)。埋弧焊接專機(jī)主從站之間的通訊埋弧焊接專機(jī)主從站之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而使兩個(gè)焊槍之間的運(yùn)動(dòng)得到精確控制，考慮到主從站的PLC都是西門(mén)子S7200，因此采用PPI協(xié)議來(lái)進(jìn)行通訊。PPI協(xié)議是西門(mén)子專門(mén)為S7200發(fā)開(kāi)的通信協(xié)議，用于S7200和其他S7200或PC之間的通訊，PPI網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方便，因此是S7200PLC之間通訊的首選。PPI協(xié)議是一種主站從站協(xié)議，主站和從站在一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)主站檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有堵塞時(shí)，將接收令牌，只有擁有令牌的主站才可以向網(wǎng)絡(luò)上的其他從站發(fā)出指令，建立該P(yáng)PI網(wǎng)絡(luò)，因此PPI網(wǎng)絡(luò)只在主站側(cè)編寫(xiě)通信程序就可以了。主站得到令牌后可以向從站發(fā)出請(qǐng)求和指令，從站則對(duì)主站請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，從站設(shè)備并不啟動(dòng)消息，而是一直等到主站設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求或輪詢時(shí)才作出響應(yīng)。 S7200CPU的PPI網(wǎng)絡(luò)通訊是建立在RS485網(wǎng)絡(luò)的硬件基礎(chǔ)上，其通訊口是和RS485兼容的9針D型口，用總線連接器連接CPU上的通訊接口，然后用雙絞線將兩個(gè)總線連接器連接，這樣就在硬件上連接了兩臺(tái)PLC。在硬件上連接了PLC之后，S7200之間的數(shù)據(jù)交換需要在主站編程，從站準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，主站使用NETR網(wǎng)絡(luò)讀指令從從站中讀取數(shù)據(jù)，使用NETW網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令向從站中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。通過(guò)以上步驟，主站和從站之間建立了通訊。加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)是用來(lái)完成汽車車橋加強(qiáng)圈的焊接任務(wù)的。其控制系統(tǒng)具有手動(dòng)調(diào)節(jié)及自動(dòng)焊接控制功能。旋轉(zhuǎn)機(jī)頭轉(zhuǎn)速（焊接速度）采用數(shù)字顯示，具有獨(dú)立的調(diào)速電路，撥碼開(kāi)關(guān)直接預(yù)置焊縫長(zhǎng)度。傾斜角度可在0176?！?20176。范圍內(nèi)根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)。（1） 加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)設(shè)備主體結(jié)構(gòu)該設(shè)備由焊機(jī)主體、控制系統(tǒng)、焊接電源等幾大部分組成。各系統(tǒng)之間通過(guò)電纜連接成一個(gè)有機(jī)整體，便于設(shè)備的安裝和檢修。設(shè)備采用氣動(dòng)三爪卡盤(pán)定位夾緊的方式定位工件。設(shè)備輸入電源電壓AC380V177。10%，~。（2）加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)設(shè)備主體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)焊接過(guò)程大體分以下幾個(gè)部分。第一部分，設(shè)置參數(shù)，其中包括電壓、電流、旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度等。第二部分，定位工件，通過(guò)控制氣缸動(dòng)作以及到位檢測(cè)等手段定位工件，使設(shè)備整體處于可焊接狀態(tài)。第三部分，啟動(dòng)焊機(jī)，按照設(shè)置好的焊接參數(shù)進(jìn)行焊縫焊接。第四部分，復(fù)位。（3）加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)I/O變量I/O 。在加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)S7200系列PLC控制單元中，主要采用開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入和檢測(cè)信號(hào)輸入。通過(guò)外接繼電器和電磁閥達(dá)到輸出控制目的。系統(tǒng)配備EM235模擬量輸入輸出模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)于焊接電壓、電流以及轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度的連續(xù)控制。 加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)I/O變量表輸入地址注釋輸出地址注釋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)脈沖正轉(zhuǎn)急停反轉(zhuǎn)自動(dòng)/手動(dòng)變位正轉(zhuǎn)回位反轉(zhuǎn)焊機(jī)起停變位撐緊回位松開(kāi)撐緊/松開(kāi)焊槍進(jìn)焊槍進(jìn)退焊槍退焊槍升降焊槍升壓緊/松開(kāi)焊槍降啟動(dòng)壓緊加強(qiáng)圈復(fù)位松開(kāi)加強(qiáng)圈壓緊到位紅燈松開(kāi)到位黃燈焊槍進(jìn)到位綠燈焊槍松到位蜂鳴器焊槍升到位焊槍降到位回位到位變位到位空壓檢測(cè) （3）加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)I/O硬件及外圍電路加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)有22個(gè)輸入和17個(gè)輸出，在充分考慮實(shí)際應(yīng)用及要求I/O點(diǎn)數(shù)預(yù)留情況后，在CPU 226（24個(gè)輸入和16個(gè)輸出）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展1個(gè)EM223 DI8/DO8DC24V模塊。這樣PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊共有32輸入和24個(gè)輸出，即滿足了系統(tǒng)的控制要求，也滿足了對(duì)于I/O口裕量的設(shè)計(jì)要求。配備EM235模擬量模塊電流輸出模式用于控制焊接電源的電流、電壓以及旋轉(zhuǎn)變頻器的模擬量控制。系統(tǒng)配備EM 277通訊模塊，最終將焊接過(guò)程中的必要參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位組態(tài)界面，從而達(dá)到對(duì)于焊接工藝的合理監(jiān)控與總結(jié)。單機(jī)器人焊接工作站同樣也是整個(gè)生產(chǎn)線中較為重要的設(shè)備之一，整個(gè)汽車車橋的焊接過(guò)程中都需要工業(yè)機(jī)器人協(xié)助完成焊接。較傳統(tǒng)焊接模式相比，使用工業(yè)機(jī)器人焊接工作站焊接的成形效果以及對(duì)于焊接電壓、電流的控制都有明顯的優(yōu)勢(shì)。改用工業(yè)機(jī)器人焊接工作站后的設(shè)備采用了參數(shù)設(shè)置式焊接方式，即先將焊接電壓、電流經(jīng)行參數(shù)設(shè)置，然后再通過(guò)工業(yè)機(jī)器人的電弧跟蹤，使整個(gè)焊接過(guò)程持續(xù)在一個(gè)較穩(wěn)定的條件下完成，最終的完成效果得到了明顯的提升。（1） 單機(jī)器人焊接工作站設(shè)備主體結(jié)構(gòu)該設(shè)備由座式安裝機(jī)器人莫托曼（SGM）HP165D、莫托曼機(jī)器人系統(tǒng)+1個(gè)回轉(zhuǎn)外部軸高精度變位機(jī)、莫托曼（SGM）DM500全數(shù)字逆變焊接電源及鋁合金半封閉防護(hù)圍等幾部分組成。（2） 單機(jī)器人焊接工作站焊接工作流程 單機(jī)器人焊接工作站焊接過(guò)程主要分為以下幾個(gè)部分：第一部分為機(jī)器人焊接動(dòng)作示教。通過(guò)示教，將機(jī)器人焊接過(guò)程中的機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)行程序的編寫(xiě)。第二部分為設(shè)定焊接參數(shù)。通過(guò)觸摸屏設(shè)定焊接電壓、電流等焊接參數(shù)。第三部分為放置工件。通過(guò)控制氣缸的動(dòng)作，使工件達(dá)到可焊接的位置。第四部分為啟動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接。按照設(shè)定好的參數(shù)及動(dòng)作路線進(jìn)行焊接，焊接完成后自動(dòng)停焊，取出工件。（3） 單機(jī)器人焊接工作站焊接工作流程 單機(jī)器人焊接工作站I/O變量分為開(kāi)關(guān)量輸入輸出以及PLC與機(jī)器人鏈接兩部分，其I/。輸入變量中大多來(lái)自機(jī)器人控制器反饋信號(hào)。輸出變量中除了作為機(jī)器人控制器輸入信號(hào)外，主要用于氣缸動(dòng)作的控制包括撐緊、壓緊等。還有部分輸出信號(hào)作為狀態(tài)指示用。 加強(qiáng)圈環(huán)形焊接專機(jī)I/O變量表輸入地址注釋輸出地址注釋急停機(jī)器人用自動(dòng)/手動(dòng)撐緊解除報(bào)警松開(kāi)左壓緊左壓緊右壓緊左松開(kāi)撐緊右壓緊啟動(dòng)右松開(kāi)左壓緊到位焊接中右壓緊到位紅燈機(jī)器人用黃燈空壓檢測(cè)綠燈蜂鳴器（4） 單機(jī)器人焊接工作站硬件及外圍電路單機(jī)器人焊接工作站有31個(gè)輸入和32個(gè)輸出，在充分考慮實(shí)際應(yīng)用及要求I/O點(diǎn)數(shù)預(yù)留情況后，在CPU 226（24個(gè)輸入和16個(gè)輸出）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展1個(gè)EM223 DI16/DO16DC24V模塊和一個(gè)EM 222 DO8DC24V模塊。這樣PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊共有40輸入和40個(gè)輸出，即滿足了系統(tǒng)的控制要求，也滿足了對(duì)于I/O口裕量的設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)配備EM 277通訊模塊，最終將焊接過(guò)程中的必要參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位組態(tài)界面，從而達(dá)到對(duì)于焊接工藝的合理監(jiān)控與總結(jié)。4三層PLC網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)計(jì)一個(gè)典型的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)包含四層：（1） 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備用來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量、傳感和加工等，主要是傳感器和執(zhí)行器，包括各種儀表、伺服步進(jìn)電機(jī)、變頻器、加工設(shè)備等，一般現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備位于車間，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的通訊網(wǎng)絡(luò)主要是把執(zhí)行器和傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上報(bào)和控制級(jí)設(shè)備，傳統(tǒng)的通訊方式為模擬量010V的電壓或420MA的電流，現(xiàn)在的數(shù)字量通訊協(xié)議包括ASi,PROFIBUSPA等。（2） 控制級(jí)控制級(jí)設(shè)備對(duì)下用來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備進(jìn)行直接控制，對(duì)上把現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁叩募?jí)別，包括PLC、現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏等，控制級(jí)設(shè)備多在控制室、控制柜中。控制級(jí)的通訊網(wǎng)絡(luò)多為現(xiàn)場(chǎng)總線，包括基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線Fieldbus Foundation、西門(mén)子的PROFIBUSDP、德國(guó)BOSCH公司的CAN、三菱的CClink等。（3） 操作級(jí)操作級(jí)作為上位設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和控制級(jí)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作，典型的操作級(jí)設(shè)備為按照了SCADA軟件的PC，操作級(jí)設(shè)備多在對(duì)一個(gè)車間中控室。操作級(jí)的通訊網(wǎng)絡(luò)多為工業(yè)以太網(wǎng)，如西門(mén)子的PROFINET，施耐德的PlantStruxure。（4） 管理級(jí)如果說(shuō)操作級(jí)是對(duì)車間的監(jiān)控，管理級(jí)是對(duì)整個(gè)工廠現(xiàn)在和過(guò)程生產(chǎn)狀況的管理，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率，典型的為MES。 TIA全集成自動(dòng)化“全集成自動(dòng)化”是西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)為響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)的可靠性，復(fù)雜性、功能的完善性、人機(jī)界面的友好性、數(shù)據(jù)分析、管理的快速性、系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)的方便性，提出了愈來(lái)愈高的需求而提出的概念。全集成自動(dòng)化思想就是用一種系統(tǒng)完成原來(lái)由多種系統(tǒng)搭配起來(lái)才能完成的所有功能。應(yīng)用這種解決方案，可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少了大量接口部件，應(yīng)用全集成自動(dòng)化可以克服上位機(jī)和工業(yè)控制器之間，連續(xù)控制和邏輯控制之間，集中與分散之間的界限。全集成自動(dòng)化TIA(Totally Integrated Automation)即統(tǒng)一的組態(tài)和編程、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和統(tǒng)一的通信，是集統(tǒng)一性和開(kāi)放性于一身的自動(dòng)化技術(shù)。全集成自動(dòng)化最大