刘英秀

摘  要：社会的发展使得大众对于汽车的要求越来越高，传统的焊接技术效率低，而且存在一定的危险。科技的发展使得汽车行业逐渐开始应用自动化程度较高的自动焊接设备。PLC是一种新型的控制元件，具有通用性好、功能完备等特点。本文研究了自动焊接技术应用的意义，重点研究了PLC控制系统以及焊接的结果，旨在通过本文的研究，提高汽车制造业中的自动焊接技术的应用水平，进而提高焊接效率与质量，促进汽车制造业的发展。

关键词：PLC;汽车车桥环缝;自动焊接

车桥部分对于汽车来说非常关键。在汽车制造过程中，要求车桥具有足够的强度、刚度以及韧性。车架部分的焊接会对其质量产生直接的影响。PLC可以提高控制系统的可靠性与稳定性，以PLC为基础的自动控制系统可以进一步提高车桥的焊接质量。

一、应用自动焊接技术的意义

汽车制造行业具有结构复杂等特点，在实际操作过程中，应用自动化焊接技术可以减少故障发生次数。近年来，我国工业化水平不断提升，对于焊接技术的要求也变得更加严格。因此，应用自动焊接技术是对焊接工作的一种创新与发展。传统的焊接技术会首先把工件放置在电极之间，随后对其加压，最后通过断电冷处理的方式在焊接部分形成稳接头，利用此种方法进行焊接，涉及到多种焊接技术，比如，点焊等。应用了焊接自动化技术，不需要借助任何额外的材料就可以完成焊接工作，既节省了材料，又使得焊接步骤变得简单[1]。

现阶段，我国的劳动力成本上升，企业更加重视人力成本和品质管控，以满足生产高效率高品质的发展方向，因此，焊接自动化的应用就显得尤为重要。

二、PLC控制系统

以利用S7-200型的PLC来设计自动焊接设备的控制系统为例。

（一）控制原理

焊机、送丝机构、焊枪运动行走机构等共同组成了车桥环缝的焊接设备。焊机是CO2气体保护自动焊机。系统为开关量时序控制系统，利用控制按钮等环节的现场输入，依照已有的程序来开展运算工作，以此来对执行元件进行控制。对控制功能等方面进行全面考虑之后，选择了以S7-200为核心的电气控制系统[2]。

（二）自动焊接过程

以车桥部分的焊接工艺要求为基础，有关部门可以利用图1的方式来实现自动化过程，系统主要由气缸、电机以及PLC等组成。在开展自动焊接工作时，首先需要工作人员将工件放在工作台上，并按下开始的按钮，气缸可以使得工作台上升，并夹紧定位。

对工件进行固定。在气缸的作用下，焊枪开始下降，两把焊枪一起工作，实现了焊接的自动化，摆动电机凸轮可以使焊枪沿着连接处持续额摆动，如此一来，可以最大程度的提高焊缝的质量;完成焊接工作之后，焊枪停止工作并退回，夹紧气缸放松以后，工作台随之下降，一个焊接流程就完成了。开展焊接工作过程中，工组人员可以通過指示灯来判断此刻执行的操作。当两把焊枪对工件实施焊接工作时，假如有其中一部分发生了故障，那么另一部分则可以继续完成焊接工作。PLC涉及到多种软元件，比如，内部计时器、辅助继电器等等，所以，在其中增加了一些屏蔽错误信号的程序，避免因为一些认为原因引发不当的动作，进而增加了工作的可靠以及稳定性[3]。

（三）控制系统设计

控制系统包括自动以及手动两个部分，其中自动又包括单枪自动以及双枪自动，这些环节设有钥匙开关对其进行控制，并且，在系统中也设置了相应的急停开关以及互锁保护等等，在很大程度上提高了工作的安全性。该系统将CPU224型的PLC作为核心部分，共有输入点14个，输出点10个，并增加了一个输入与输出点为7的拓展模块[4]。

借助以PLC为核心的控制系统，达到了自动焊接的目标，具体的焊接流程为：托盘上升-夹紧到位-焊枪落下，自动引弧焊接;并使焊枪摆动，工件依据转速旋转-自动填弧坑收弧-停止焊接一焊枪上升-夹紧松开一托盘下降-卸下工件。焊接的过程中，对于工件来说，焊枪的位置是不变的。与此同时，利用不同状态下的互锁性，来达到控制运行的目的。手动调整指的是工作人员通过对控制面板进行操作，来上下移动焊枪，来确定工件的定位以及焊接工作的开始与停止，手动跟自动相比较来说，效率低并且强度还很大，可以在特殊情况下对其进行使用[5]。

桥壳与半轴套管有两条环缝，有时会用到双枪同时焊接，但有时则只需要单枪焊接，基于此，有关人员设置了三种方式，分别为左、右以及双枪模式。不管是双枪还是单枪，其自动焊接的过程都是一样的。在设计程序的过程中，单双枪焊接都属于子程序的一部分，执行完主程序之后，执行子程序。其中双枪自动焊接时，两把焊枪是互不打扰的，假如在焊接的过程中，其中一把焊枪的程序出现了故障，那么不会影响另一把焊枪的工作，其依旧会完成剩下的工作[6]。

三、焊接结果

在焊接的过程，会产生大量的电、弧光以及金属飞溅，以上情况可能会影响PLC的正常运行，但是，经过长时间的观察来看，PLC的运行情况良好，系统可以在此情况下运行。基于PLC的控制系统显示，焊接过程的完成只需要大概45S，而以前则需要一分钟上下，由此可以看出，生产的效率得到了显著的提高，并且也具有更高的稳定性，PLC可以控制搭接现象，提高焊缝的质量。焊机改进后，相应的减少了焊缝的焊接应力以及变形，焊接接头的形式以及位置等方面都可以达到有关的质量要求。

四、结束语

总而言之，在汽车制造业中，应用自动焊接技术可以提高焊接的效率及质量。PLC编程具有方便、直观等特点，其可以让控制系统的功能变得更加强大，进而提高焊接设备的整体性能，最终促进汽车行业的发展。

参考文献;

[1]戴子臣. 基于PLC的汽车焊装生产线控制系统设计策略[J]. 今日自动化，2021（12）：33-34.

[2]张小龙，曹德严，武晓亮. 基于PLC的汽车白车身焊接控制系统设计[J]. 内燃机与配件，2021（20）：217-218.

[3]单以海，赵建伟，容祖龙，等. 自动直缝焊接装备的设计[J]. 汽车零部件，2021（7）：41-43.

[4]潘绍飞. 基于PLC的简易焊接摆动器设计[J]. 汽车博览，2021（2）：9.

[5]王彬. 浅析汽车产业中焊接自动化技术的应用[J]. 中国机械，2021（22）：31-32.

[6]曹德严. 基于PLC的ABB工业焊接机器人控制系统设计[J]. 内燃机与配件，2020（15）：100-102.