摘 要

本次毕业设计课题主要是研究无工装焊接生产线控制系统设计，其控制系统为PLC控制系统，利用成熟的仿真软件IRAI进行三维模型的模拟仿真，检测该系统是否能够满足按照预设的控制程序自动抓取加工工件放置于指定位置，然后使用非接触式测量技术精准定位和测量，最后进行焊接等操作要求。

无工装焊接生产线一种自动焊接的生产技术，其将自动焊接与生产线结合，形成全自动的高效焊接方式。按照实现设计的连接方式将自动化程度较高的机械臂，传送带与焊接工具结合到一起，来完成自动焊接，定位测量等功能。无工装焊接生产线大致上可以分为三个模块：运输，抓取，夹紧等辅助焊接的辅助模块、焊接模块、控制系统模块。其中辅助模块和焊接模块均由放置软件仿真，而控制模块由PLC程序进行控制。

将PLC控制系统和VUP仿真模型以及HMI人机交互界面通过以太网方式连接起来，实现三者之间的通讯，最终完成单机上的无工装焊接生产线控制系统的仿真设计。

关键字：PLC；IRAI仿真；无工装焊接生产线

Abstract

This graduation project is mainly about the design of control system of no tooling welding production line. Its control system is PLC control system. The mature simulation software irai is used to simulate the three-dimensional model, to check whether the system can automatically grab and place the workpiece in the designated position according to the preset control program, and then use non-contact measurement technology to accurately locate and measure Quantity, final welding and other operation requirements.

No tooling welding production line is an automatic welding production technology, which combines automatic welding with production line to form a fully automatic and efficient welding mode. According to the connection mode designed, the robot arm, conveyor belt and welding tool with high degree of automation are combined to complete automatic welding, positioning measurement and other functions. The welding production line without tooling can be roughly divided into three modules: auxiliary module, welding module and control system module for auxiliary welding, such as transportation, grabbing and clamping. The auxiliary module and welding module are simulated by placement software, while the control module is controlled by PLC program.

The PLC control system, VuP simulation model and HMI human-computer interface are connected through Ethernet to realize the communication among them, and finally the simulation design of the control system of the single machine welding production line without tooling is completed.

Key words: PLC；Irai simulation no tooling；Welding production line

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 I

第1章 绪论 1

1.1 论文设计研究的背景与意义 1

1.2 国内发展现状及发展趋势 2

1.3 国外发展现状 2

1.4 研究内容 2

1.5 研究目标 3

第2章 无工装焊接生产线控制系统设计方案 4

2.1 系统简述 4

2.2 系统设计的基本步骤 4

2.3 系统设计的要求分析 5

2.4 总体设计方案 5

2.5 无工装焊接生产线可选择的多种控制方案的实现的对比与最合适控制方案的选择 5

第3章 无工装焊接生产线控制系统设计分析 7

3.1 系统雏形 7

3.2 用户需求分析 7

3.3 系统的组成结构 8

第4章 系统硬件选型 9

4.1 plc选型 9

4.2 控制站选型 9

4.3 I/O端口分配 9

第5章 软件设计 11

5.1 梯形图设计思路 11

5.2 HMI界面程序 12

第6章 调试 14

6.1 PLC控制程序的调试 14

6.2 HMI人机交互界面的调试 14

6.3 系统通讯的调试 14

6.4 系统控制模型的调试现象及结论 15

第7章 结论与展望 17

参考文献 18

致 谢 20

第1章 绪论

1.1 论文设计研究的背景与意义

我国的自动化焊接技术的起源可以追溯到上世纪的五十年代初期，当时国内的工业技术才刚刚起步。落后的生产力以及科学技术，让我国不得不大力发展科技，因此国家开始建设现代化的生产型企业，来自主研制自动焊接，由此开始我国的自动焊接技术开始发展。随着这五十多年国家在自动焊接生产上的大力投入，我国的自动焊接设备还有自动焊接技术都得到了显著的提升，其中尤为显著的方面有：微机控制的焊接技术，焊接自动生产线，以及机器人焊接技术等等。伴随着工业科技的不断发展，产品产量质量需求的不断提升，自动焊接技术的运用也越来越广泛。在工业生产，流水线制造过程中成为了重中之重。是一种高效，节能，便利生产方式。

无工装焊接生产线系统是结合自动化生产线以及自动焊接技术为一体的生产线系统，将机械臂，传送带，焊装夹具，焊接工具以及各种辅助设备组合成为一个能够整体流畅运行的生产线系统,其中定位技术的原理是六点定位法则，也称之为3-2-1法则，其定位的原理是讲代加工工件的自由度降低，延伸出就是N-2-1法则。一个代加工的工件一般是六个自由度，二生产线的搭载平民确定了3个自由度，所以只需要利用两个传感器检测另外两个自由度即可，这样就能够确定到焊接的起始点，然后进行焊接。