CN206230142U - 一种点焊焊接规范参数自动切换系统 - Google Patents

Abstract

一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：包括上位机、PLC系统主站、交换机、若干分站控制器和若干焊接控制器，所述上位机与PLC系统主站之间通过工业以太网通讯保证数据快速交互传输，所述PLC系统主站与交换机之间通过工业以太网通讯，所述交换机与若干分站控制器之间通过工业以太网通讯，若干所述分站控制器与若干所述焊接控制器通过电缆连接交互信息。系统通过采集现场焊接生产线上的各个检测装置信号，识别出当前焊接的不同工件信息，然后控制系统自动匹配当前工件所对应的焊接规范参数集，同时，焊接中不同的焊点也可自动匹配不同的焊接规范参数。当发生多焊焊点或者少焊焊点等情况也能给出报警提示并在上位机处做记录。

Description

一种点焊焊接规范参数自动切换系统

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，具体涉及汽车焊装生产线上焊接控制器的程序规范参数自动切换，焊点数据统计，该设备不仅能应用于汽车行业，也能应用于其他行业的点焊生产过程中。

背景技术

在汽车生产制造的焊装车间，应用了很多点焊焊接设备，每套焊接设备下配1把或者2把焊钳。在实际生产中，首先，现场工艺人员针对不同的焊接工件对焊接设备进行焊接参数预编程并存储在焊接设备各个规范号中，然后，工人根据工艺要求对不同的焊接部位选择不同的焊接规范号，利用相同或者不同的焊钳进行焊接过程。随着焊接工艺的发展变化，一方面，越来越多的新材料得到使用，另一方面，汽车车型的日益多样化，这两方面都要求了现场实际生产使用的焊接规范号越来越多。焊接规范号的选择越来越多，对现场工人的要求就越来越高，因为频繁切换焊接规范既耽误了工人的生产时间，又会出现工人选错规范从而导致焊接质量事故，而且焊钳上的规范切换开关往往只能选择两种规范，也不能满足对多套规范选择的要求。

现有三种实现参数切换的解决方案。第一种是在焊接时由操作者手工切换，例如中国专利申请《多功能点焊机控制手柄及利用手柄进行焊接控制的方法》(申请号201010163624.7)中提出的在焊钳手柄上安装参数选择用的拨码开关，操作者手动在各个参数间切换。但手动切换参数不但增加了操作者的劳动强度、培训要求和执行力要求，而且存在操作者误操作等不可靠的因素，因而存在用错参数的可能，所以并不实用。第二种是在焊接夹具上安装检测当前焊钳焊接位置的机构，例如中国专利申请《点焊设备用焊接参数及焊点数量光纤识别系统》(申请号200720096990.9)中提出的在夹具上安装焊钳点头定位块、光纤保护器、识别光纤和光纤放大器识别当前焊点，进而实现焊接参数自动参数调整；中国专利申请《一种焊接参数自动转换装置》(申请号200920075927.6)中提出的在焊接夹具上安装焊钳检测装置识别当前焊点，进而实现焊接参数自动转换。这种在焊接夹具上安装焊钳焊接位置(进而知道当前焊点位置)检测装置的方法需要在夹具上安装与可切换参数数量成正比的“检测装置”和线缆，造成布线繁琐、焊钳可达性下降、使用不便和维护工作量大，稳定性不高。第三种是根据当前焊点总板厚不同实现不同参数切换，例如中国专利申请《可自动调整焊接参数的焊钳》(申请号201120028235.3)中提出的在焊钳上安装由传感器安装座、弹性胶垫、传感器连接座和可触式传感器组成的检测焊接时上、下电极臂相对距离，进而推算被焊接件厚度和实现自动调整焊接参数的方案。该方案，存在无法实现总厚度相同但板材厚度不同时的参数切换、无法应对焊点位置差异、无法应对板材匹配差异等工况下需要调整焊接参数、系统无声光报警等防错功能的问题，因而对焊点质量提升的作用有限。

本实用新型是将焊装车间人工焊接工位的焊接规范选择通过自动控制系统来实现，首先不需要大量的布线和传感器支撑，稳定性和易维护性更高，而且可以与焊接控制器建立信号交互，在工人启动焊接过程前，焊接规范选择完毕，对于生产人员使用更方便，易操作性更强。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种点焊焊接规范参数自动切换系统，系统通过采集现场焊接生产线上的各个检测装置信号，识别出当前焊接的车型工件信息，然后控制系统自动匹配该车型的焊接规范参数，同时，焊接中不同的焊点也可自动匹配不同的焊接规范参数。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：上位机、打印机、PLC系统主站、交换机、若干分站控制器和若干焊接控制器，所述上位机与PLC系统主站之间通过工业以太网通讯保证数据交互传输，所述PLC系统主站与交换机之间通过工业以太网通讯，所述交换机与若干分站控制器之间通过工业以太网通讯，若干所述分站控制器与若干所述焊接控制器通过电缆连接交互信息；

所述上位机为工业控制计算机，配合组态软件使用，将PLC系统主站收集的各种信息，用组态画面实时显示，对需要记录的信息形成报表存储在电脑硬盘里；

所述PLC系统主站包括主CPU、总线系统和车型识别检测装置，所述主CPU将车型识别检测装置收集到的信息进行运算分析，并输出指令，所述总线系统将主CPU、车型识别检测装置、交换机和各个分站控制器连接在一起，并输送各种指令，所述车型识别检测装置分布设置在焊接生产线上，将采集的信息通过总线传输给主CPU；

所述交换机连接主CPU和若干分站控制器，将主CPU发出的指令按照传输协议转换为符合要求的信息，并发送至分站控制器；

所述分站控制器分析判断主站CPU的信息，进行焊接规范参数的旋转，将结果输送给相应的焊接控制器；

所述焊接控制器控制焊钳进行点焊。

作为优选，所述PLC系统采用西门子1500系列，通讯速率为100Mbit/s。

作为优选，所述通讯方式为工业以太网通讯。

作为优选，所述分站控制器上设有人机交互触摸屏，显示当时焊接规范参数，应完成焊接点数、已完成焊接点数、是否故障等生产相关信息，可以进行生产焊接参数的设置。

作为优选，所述分站控制器上设有焊点计数管理系统，当工人多焊或者少焊时，能够报警并自动记录发生时间、当前生产状态信息、当前焊点焊接规范数据。

作为优选，所述焊点计数管理系统包括焊点计数暂停按钮，当工人对焊钳进行修磨、更换电极、调试维修时，由人工切换焊点计数至暂停状态，不应将非车身焊接动作进入计数系统，以免造成系统错乱；当工人进行正常焊接时，手动复位暂停状态，系统继续进行计数。

作为优选，所述分站控制器上设有手/自动切换按钮，当系统发生故障无法正常工作时，将焊接控制器与分站控制器独立分开，切换到手动状态，焊接控制器恢复到单机使用状态，以保证系统故障时能继续生产。

作为优选，所述上位机在车间现场有人机界面，采用工业计算机作为上位机进行系统管理、生产状态数据的存储、记录、显示、控制。

作为优选，所述上位机人机交互界面，可以进行针对同一工件的不同生产节拍的快速切换，并作用于分站控制器上，使生产控制管理高效便捷地进行。

作为优选，所述车型识别检测装置采用视觉传感器、姿态传感器、距离传感器等配合，精确判断焊接工件、焊点数量、焊点位置及焊接顺序。

本实用新型的优点在于：

1)技术先进：采用先进的西门子1500系列CPU以及工业以太网总线系统，实现100M的通讯速率，实时高效地监控管理现场的焊接控制器规范参数及生产状况；

2)现场维护方便：现场管理人员日常只需在车间管理室通过上位机对现场所有焊接控制器的焊接规范选择进行监控，通过数据信息的上传和硬件状态的状态反馈，如果有异常状况出现，能准确找到发生问题的故障点并进行快速地定位处理；

3)工作方式灵活：此系统能解放操作人员日常生产中频繁切换焊接规范的在操作，缩短了工人操作时间，同时也避免了工人因为工件种类不同或者生产节拍变动而选错规范的问题；

4)功能完备：

系统能自动识别焊接线上该工位工件，并自动调用该工件的所有焊点当前所需规范数据，实现根据工件自动切换焊接规范的功能；

对于同一工件，系统能根据人工焊点顺序和焊接工艺要求，在人工焊接操作过程中自动切换当前焊点所对应的焊接规范，无需人工手工干预，减少人工操作步骤；

系统对每个工位的从站单独进行程序控制及调试，以保证当某个工位出故障时不会影响其他工位系统功能，实现了集中管理分散控制的优势；

现场每个从站控制器有人机交互触摸屏，显示当前焊接规范、应完成焊接点数、已完成焊接点数、是否故障等生产相关信息，可以进行生产焊接参数的设置；

系统具备焊点计数管理功能，当工人多焊焊点或者少焊焊点时，能够报警并自动记录发生时间、当前生产状态信息、当前焊点焊接规范数据；

系统具有计数暂停功能，当工人对焊钳进行修磨、更换电极、调试维修时，由人工切换计数至暂停状态，不应将非工件焊接动作进入计数系统，以免造成系统错乱。当工人进行正常焊接时，手动复位暂停状态，系统继续进行计数；

系统具备手工切换功能，当系统发生故障无法正常工作时，能与焊接设备(焊接控制器和焊钳)独立分开，焊钳恢复单机使用状态，以保证系统故障时能继续生产；

控制系统在车间现场有人机界面(显示器)，采用工业计算机作为上位机进行系统管理、生产状态数据的存储、记录、显示、控制等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的工作流程图。

其中：1、上位机 2、打印机 3、PLC系统主站 4、交换机 5、分站控制器 6、焊接控制器

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：包括上位机1、打印机2、PLC系统主站3、交换机4、若干分站控制器5和若干焊接控制器6，所述上位机1与PLC系统主站3之间通过工业以太网通讯保证数据交互传输，所述PLC系统主站3与交换机4之间通过工业以太网通讯，所述交换机4与若干分站控制器5之间通过工业以太网通讯，若干所述分站控制器5与若干所述焊接控制器6通过电缆连接交互信息；

所述上位机1为工业控制计算机，配合组态软件使用，将PLC系统主站收集的各种信息，用组态画面实时显示，对需要记录的信息形成报表存储在电脑硬盘里；

所述PLC系统主站3包括主CPU、总线系统和车型识别检测装置，所述主CPU将车型识别检测装置收集到的信息进行运算分析，并输出指令，所述总线系统将主CPU、车型识别检测装置、交换机和各个分站控制器连接在一起，并输送各种指令，所述车型识别检测装置分布设置在焊接生产线上，将采集的信息通过总线传输给主CPU；

所述交换机4连接主CPU和若干分站控制器，将主CPU发出的指令按照传输协议转换为符合要求的信息，并发送至分站控制器；

所述分站控制器5分析判断主站CPU的信息，进行焊接规范参数的旋转，将结果输送给相应的焊接控制器；

所述焊接控制器6控制焊钳进行点焊。

作为优选，所述PLC系统采用西门子1500系列，通讯速率为100Mbit/s。

作为优选，所述通讯方式为工业以太网通讯。

作为优选，所述分站控制器上设有人机交互触摸屏，显示当时焊接规范参数，应完成焊接点数、已完成焊接点数、是否故障等生产相关信息，可以进行生产焊接参数的设置。

作为优选，所述分站控制器上设有焊点计数管理系统，当工人多焊焊点或者少焊焊点时，能够报警并自动记录发生时间、当前生产状态信息、当前焊点焊接规范数据。

作为优选，所述焊点计数管理系统包括焊点计数暂停按钮，当工人对焊钳进行修磨、更换电极、调试维修时，由人工切换焊点计数至暂停状态，不应将非车身焊接动作进入计数系统，以免造成系统错乱；当工人进行正常焊接时，手动复位暂停状态，系统继续进行计数。

作为优选，所述分站控制器上设有手/自动切换按钮，当系统发生故障无法正常工作时，将焊接控制器与分站控制器独立分开，切换到手动状态，焊接控制器恢复到单机使用状态，以保证系统故障时能继续生产

作为优选，所述上位机在车间现场有人机界面，采用工业计算机作为上位机进行系统管理、生产状态数据的存储、记录、显示、控制。

作为优选，所述工件识别检测装置采用视觉传感器、姿态传感器、距离传感器等配合，精确判断焊接车型、焊点数量、焊点位置及焊接顺序。

如图1所示，本实用新型包括四部分，第一部分是上位机1部分，负责人机交互，显示系统的各种在线信息，并采集存储需要记录的各种数据；第二部分是PLC系统主站3的主站CPU控制箱部分，负责采集现场的工件信息等信号，与下面的分站控制器5做数据交互，监控并处理各种信息；第三部分为现场的高速交换机，负责就近交互各种从站控制器的信息；第四部分为从站控制器，负责直接跟现场焊接控制器的信号交互，该工位焊接参数的设置，有必要时给出现场报警信号并传回到PLC主站CPU和上位机。

如图1所示，上位机与PLC主站CPU之间通过工业以太网保证了数据采集的实时性，主站CPU跟交换机、交换机跟从站控制器之间通过工业以太网通讯，从站控制器跟焊接控制器之间通过电缆连接交互信息。

主站CPU系统既可以通过电缆连接也可以通过总线通讯。现场焊接线的车型信系或者工件信息通过各种传感器进行检测，信息反馈给主站CPU系统。

主站CPU与从站控制器通过工业以太网通讯，通讯速率为100Mbit/s，网络结构为基于交换机的星形总线连接方式，结合现场需要可以多级嵌套。这样的拓扑网络结构，一方面提高了网络交换速率，一方面避免某一个网络节点故障影响整个网络的危险性。

分站控制器5与焊接控制器6之间采用电缆直连方式，分站控制器直接控制焊接控制器的规范参数选择。当然，分站控制器设置有手/自动操作切换旋钮，特殊情况出现时，可以切换至手动操作模式，操作人员可以手动选择焊接规范参数继续进行生产。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：包括上位机、打印机、PLC系统主站、交换机、若干分站控制器和若干焊接控制器，所述上位机与PLC系统主站之间通过工业以太网通讯保证数据交互传输，所述PLC系统主站与交换机之间通过工业以太网通讯，所述交换机与若干分站控制器之间通过工业以太网通讯，若干所述分站控制器与若干所述焊接控制器通过电缆连接交互信息；

所述上位机为工业控制计算机，配合组态软件使用，将PLC系统主站收集的各种信息，用组态画面实时显示，对需要记录的信息形成报表存储在电脑硬盘里；

所述PLC系统主站包括主CPU、总线系统和车型识别检测装置，所述主CPU将车型识别检测装置收集到的信息进行运算分析，并输出指令，所述总线系统将主CPU、车型识别检测装置、交换机和各个分站控制器连接在一起，并输送各种指令，所述车型识别检测装置分布设置在焊接生产线上，将采集的信息通过总线传输给主CPU；

所述交换机连接主CPU和若干分站控制器，将主CPU发出的指令按照传输协议转换为符合要求的信息，并发送至分站控制器；

所述分站控制器分析判断主站CPU的信息，进行焊接规范参数的切换，将焊接规范选择的结果输送给相应的焊接控制器；

所述焊接控制器控制焊钳进行点焊。

2.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述PLC系统采用西门子1500系列，通讯速率为100Mbit/s。

3.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述通讯方式为工业以太网通讯。

4.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述分站控制器上设有人机交互触摸屏，显示当时焊接规范参数，进行生产焊接参数的设置。

5.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述上位机在车间现场有人机界面，采用工业计算机作为上位机进行系统管理、生产状态数据的存储、记录、显示、控制。

6.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述上位机设有人机交互界面，进行针对同一工件的不同生产节拍的快速切换，并作用于分站控制器上，使生产控制管理高效便捷地进行。

7.根据权利要求1所述的一种点焊焊接规范参数自动切换系统，其特征在于：所述车型识别检测装置采用视觉传感器、姿态传感器、距离传感器配合，精确判断焊接工件、 焊点数量、焊点位置及焊接顺序。