电气自动化与机器人配套焊接工作站的设计与实施

摘要：随着经济全球化和现代化的发展趋势，工业设备也出现了越来越多的智能化和自动化。自动化的工业就是要将焊接机器人普及应用。以提高焊接质量和工作效率，改善工人强度和工作环境，并积极降低了传统操作技术，改变生产流程，缩短了产品生产周期，节省成本。

关键词：电气自动化；机器人；配套焊接；工作站

中图分类号：f407.67 文章标识码：a文章编号：

在应对工业现代化和厂间自动化发展的过程中，只有实现焊接变位机与焊接机器人的结合应用，才能保证焊接机器人的全自动化运行。与此同时在汽车和电子等领域的焊接工作，也能降低传统人工操作所带来的种种弊端。从而进一步提高产品的质量和生产的效率以及厂间的流水线运作水平。

1技术方案

焊接机器人属于工业机器人中的现代化产品。它可以实现多用途运作。其中可重复编程的自动控制装备促使了焊接机器人广泛应用于工业自动化领域。而柔性化即说由由计算机系统或物料储运系统等信息技术，控制数控机床设备的自动化运作。所谓机器人柔性焊接工作站就是由计算机信息控制系统所控制，焊接机器人与焊接变位机相结合，实现自动化的流水线作业。这个小型运作流程可以焊接工件标准在在2.5米以下的各类产品。不仅将设备运作中的自动上料和半自动定位装卡、自动焊接和自动卸货等应用功能集中为一

体，而且还采用了统一的流水线技术方案，将工件定位工装和智能搬运器、变位机、构件周转架和码垛架以及送料机构等构成生产设备，其中运用电气及气动系统作为生产程序。从设备与程序的双向革新实现生产效率的提高，工作强度的降低。

系统采用专用屏蔽电缆将西门子s7-300、s7-200、et200、机器人适配卡、触摸屏等控制设备连接组成profibus-dp通讯链路的网络设计方案，在后期编制软件时对网络通讯状态进行实时监视和处理，避免出现通讯故障造成停机。

2变位机的设计

变位机是专用的焊接辅助设备。工作原理是应用于回转工作的焊接变位，实现加工位置和焊接速度的再次精确。它拥有回转和翻转两个系统，通过工作台的升降、回转翻转来完成角度装配以及无级调速等自动化运作，可与焊机和操作机一起配套使用，进而组成自动化焊接中心。工作台的焊接工作，要求精确度和时效率很高，所以这对于手工作业是个难题。变位机的回转应用为焊接设备带来了调速精度极高的变频器无级调速以及可对工作台完成远程操作的遥控盒设备。这些变位机的设计不仅将操作机和焊接机的操作系统联系起来，还实现了整个焊接工作的联动操作，达到理想的焊接速度。

这里说的变位机属于机器人柔性焊接工作站的核心部件。其中包括钢结构、旋转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等工件设备所组成，各自的功能迥异。变位机的精度决定着机器人柔性焊接工作站的焊

接效果。譬如机器人柔性焊接工作站的焊接精度为0.5mm以内，所以这就要求变位机必须以直径3.8米的转盘为核心设备，将其旋转180度定位精度和翻转定位精度都应该在0.5mm以内。

3智能搬运器的设计

智能搬运器即指借用电机设备实现货物的升降与横移等动作的卸货机器。其中包括

升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等主要组成部分。它在机器人柔性焊接工作站的主要作用是提高码垛效率，利用导轨把焊接变位机上装卡完毕的工件，搬运到指定的码货架。智能搬运器的使用组成了自动化流水线的运作，还大大降低了劳动强度，整体提高了工作生产效率。

4工件定位工装的设计

工件定位工装即指在应对不同工件的装卡过程中为实现工件的快速定卡，利用气缸的弹簧与拉钩或变位机的快速卡环，同时实现工件的定位与卡紧两个动作。借用定位架安装在通用的工装支座上，利用变位机实现变位机与工件定位工装的快速连接。

5机器人动作的设计

作为柔性焊接工作站的主角，机器人的安装位置尤为重要，由计算机模拟后进行定位，而机器人的动作、姿态、轨迹、速度等根据实际工况和其它联动设备的配合，在现场经过反复示教逐步达到高速协调统一， 最终满足系统工作节拍和操作精度的设计要求。 6控制系统设计

控制系统不仅在运作过程中将人机界面和伺服闭环驱动以及plc定位模块等主流自动化控制元件语义融合，还在操作过程中确保了精度和维护工作。

6. 1plc总控与机器人控制器信号

（1）机器人位置信息

在回到原点或者进入非干涉区中位置时，焊接机器人会预警发出信号来通知plc总控。焊接机器人会在第一时间完成信号互锁和控制点用。譬如在焊接过程中为了规避焊接机器人由于意外转台而造成的撞机事故，plc会将转台转动和夹具动作进行严格的屏蔽。

（2）夹具控制指令

夹具控制指令即指由于焊接机器人在焊接工作中可能对某些焊点位置焊接不到，所以在设计夹具时要对某个夹紧单元进行补焊操作或控制夹具旋转，促使焊接机器人全面焊接的控制指令。焊接机器人对对焊接中途的夹具控制发出指令，利用总线传达给夹具控制单元，保持补焊操作时及时打开夹紧单元的补焊工作，确保系统操作，规避失误。

（3）系统信号

系统信号即指可通过plc总控，在系统触摸屏上完成显示。如此有利于操作人员的监督和查询行为。其中包括系统初始化信息和故障信息以及程序执行进度等等。

6．2plc总控与焊装夹具控制单元信号

焊接夹具上都安有夹具控制单元。这个夹具单元由由et200总线

端子和i／o端子以及总线电源共同组成。工作原理为夹具上包括工件到位信号、气缸夹紧打开信号、夹具操作按钮等输入与输出信号都必须连接到i／0端子上，再通过et200m总线端子将i／o信号转为总线信号，以总线方式传达给plc总控系统完成对夹具的控制指令。

6．3plc总控与触摸屏信号

生产产品的选择与显示

工作站都配有触摸屏。触摸屏显示控制指令。产品需要更换时可在生产前于触摸屏上选择产品种类，在确定与系统识别夹具相一致时，确定系统执行按钮。否则会有预警信息以保证生产的准确率。其中生产产品的种类以及机器人工作状态选择等生产信息都可在触摸屏的主页中根据显示完成操作。

手动控制及其故障处理

触摸屏操作显示可实现对工作站所有输入与输出点的单独控制。这种简单易操的手动系统，实现了一体化的调试、维护和故障处理。通过系统的自动查询功能，可对有逻辑关系的控制点予以动作保

障。当系统出现预警与故障，可根据弹出的窗口进行故障信息排查，系统会提出处理意见。当故障消除后还需要人工操作完成复位行为以确保故障处理完毕。

7安全回路设计

工作站安全配置尤为重要，实际设计中应将机器人安全回路、区域光栅安全回路、控制系统安全回路、现场操作及其它设备的安全

回路统筹集成，按照硬件和软件双重锁定方式进行布线和编程，可靠实现当安全监视点出现问题立即停止相关运动设备、及时发出声光报警并在触摸屏上显示安全报警原因。

结语

本文从机器人柔性焊接工作站的技术方案入手，对焊接机器人系统的关键部件变位机、智能搬运器、机器人本体以及工件定位工作的具体设计进行了简单地探讨。不仅表明了本设计方案对于解决变位器精度、通讯问题、搬运器取物以及机器人动作等有着深远影响，还对工件的迅速定位和卡紧的技术难题也予以了合理解释。 参考文献：

[1]吴志亚.机器人焊接智能化技术浅析[j]廊坊师范学院学报(自然科学版),20xx(10)

[2 ]李晓辉,汪苏.焊接机器人智能化的发展[j].电焊机,20xx(06)

[3]霍文峰.基于plc的焊接机器人柔性控制系统[j].农业网络信息,20xx(07)

 

第二篇：电气自动化实习论文

一。实习目的

通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的技术管理知识、电气设备的制造过程知识及在学校无法学到的实践知识。在向工人学习时，培养了我们艰苦朴素的优良作风。在生产实践中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化大生产的需要，也是我们当代大学生所必须的，从而近一步的提高了我们的组织观念。通过生产实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。具体就是以典型机床电气控制设备为例，进行系统设计，制作和调试，并在具体的制作过程中在动手能力上得到训练，同时也要进一步培养团队合作精神。

二。实习计划

(1)了解过程 包括：熟悉元器件，电气控制线路的绘制，电气控制线路的设计，电气控制线路的连接等

(2)摸索过程

(3)实际操作

三。实习内容及任务完成情况

(1)了解过程

金誉达机电设备有限公司，是生物质固体燃料成型设备的专业制造商和此领域的榜样式生产企业。这些年来，我们深知国产设备的运行现状：连续运行能力差，关键部件寿命低，耗电量大，运行成本高……这些足以阻碍行业的健康发展，我公司经多年考察调研，通过对此领域全球领先技术的跟踪，最终确定引进欧洲的先进设备，并已达90%的国产化率，有效降低了设备的成本，期间得到山东机械设计院和山东科技大学的大力支持，经过两年多在中国的试运行，各项指标均优于国内现行设备。金誉达机电设备有限公司，是生物质固体燃料成型设备的专业制造商和此领域的榜样式生产企业。这些年来，我们深知国产设备的运行现状：连续运行能力差，关键部件寿命低，耗电量大，运行成本高……这些足以阻碍行业的健康发展，我公司经多年考察调研，通过对此领域全球领先技术的跟踪，最终确定引进欧洲的先进设备，并已达90%的国产化率，有效降低了设备的成本，期间得到山东机械设计院和山东科技大学的大力支持，经过两年多在中国的试运行，各项指标均优于国内现行设备。起初，刚进入公司的时候，公司里的一切对我来说都是陌生的。公司里的工作环境也不怎么好，呈现在眼前的一幕幕让人的心中不免有些茫然，即将在这较艰苦的环境中工作1个月。第一天进入工作间开始工作时，所在小组的组长、技术员给我安排工作任务，分配给我的任务是简单认识一下公司出产的产品以及相关的元件，工具等，该公司主要是针对性的生产一些生产线的控制柜。我很快对学过的一些元件作了进一步的熟悉如熔断器，熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。主要用作电路或用电设备的短路保护，有时对严重过载也可起到保护作用；热继电器，利用热继电器可对连续运行的电动机实施过载及断相保护，可防止因过热而损坏电动机的绝缘材料。；按钮，按钮是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器，在低压控制电路中，用来发出手动指令远距离控制其他电器，再由其他电器去控制主电路或转移各种信号，也可以直接用来转换信号电路和电器连锁电路等；行程开关；行程开关也称为位置开关或限位开关。用于检测工作机械的位置，是一种利用生产机械某些部件的撞击来发出控制信号的主令电器，所以称为行程开关；交流接触器，接触器是一种用来频繁地接通和断开负荷电流的电磁式自动化切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的保护功能，适用于频繁操作和远距离控制，是电力拖动自动控制系统中使用最广泛的电气元器件之一等等。又接触了电气控制线路的绘制，电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用于机械设备的电气工程图有3种：电路原

理图、接线图、元器件布置图。然后学习了电气控制线路设计的一般原则，内容和步骤以及设计过程中应注意的问题。

之后负责人就给我了一下简单的任务，我按照技术员教我的方法，运用操作工具开始慢慢学着操作，在操作的同时注意操作流程及有关注意事项等。毕业实习的第一天，我就在这初次的工作岗位上体验首次在社会上工作的感觉。于是我在工作的同时慢慢熟悉公司的工作环境。

作为初次到社会上去工作的学生来说，对社会的了解以及对工作单位各方面情况的了解都是甚少陌生的。一开始我对公司里的各项规章制度，安全生产操作规程及工作中的相关注意事项等都不是很了解，于是我便阅读实习单位下发给我们的员工手册，向小组里的员工同事请教了解工作的相关事项，通过他们的帮助，我对公司的情况及加工产品等有了一定的了解。

(2)摸索过程

对工作的环境有所了解后，开始有些紧张的心开始慢慢平静下来，工作期间每天按时到厂上班，上班工作之前先到指定地点等待小组组长集合员工开会强调工作中的有关事项，同时给我们分配工作任务。明确工作任务后，则要做一下工作前的准备工作，于是我便到我们小组的工具存放区找来一些工作中需要用到的相关用具(比如：剥线钳、螺丝刀、斜口钳等)。在操作位置上根据员工作业指导书上的操作流程进行正常作业，我工作的主要内容是组装、接线、制线和调试。组装、接线和布线主要涉及prXXch-6s高阻直流配电屏、prXXch-6m高阻直流配电屏、prd100ac交流配电箱、prs3004综合机架、prte500 机架等;调试主要进行了smps1000、smpsXX 、smps3000、smps6300、smps0500、smps0704等系列模块的静态调试和高压测试 等等。调试过程要严格按照电气调试步骤手册进行，一步步地发现问题并解决问题。此外，还做了焊接电路板，制作电线，组装模块和安装空插头的工作，主要涉及触摸屏、整流板、控制板等等。另外在工作中，生产出的产品有时会出现异常时，要及时告知小组组长、技术员，让他们帮助解决出现的问题，小组长、技术员通过对机器的调节让生产出的产品恢复正常，符合检验的要求。

在工作期间产品的组装难度较大，刚开始组装起来还真棘手的，工作效率不高，组装出来的产品质量也总是有这样或那样的问题，挺让人苦恼的。但经理很耐心的安慰我们说让我们大胆的动手，年轻人不要怕犯错误，错了再改，更有利于学习和进步。于是我便向小组里的员工同事交流，向他们请教简单科学的方法与技巧。运用他们介绍的操作方法技巧慢慢学着组装这有难度的产品，从中体会产品的效果。同时在接线等工作中选择适合的操作工具，也有利于提高工作的效率。在平时工作过程中也要不断摸索出接线、组装产品的有效方法和技巧。

(3)实际操作

经过一段时间接线组装生产的学习，我对公司产品的生产的整个流程已有了一个较详细的了解与熟悉。对有些产品的常用原理也比较熟悉了，对产品（重点是相关生产线的控制柜）的问题识别力也有所提高了，工作的效率也在不断提高。上班期间，听从小组长的安排，接受小组长分配的工作任务，在自己的工作区认真地进行作业。当出现一些小的问题和困难时，先自己尝试着去解决，而当问题较大自己独自难以解决时，则向小组长、技术员反映情况，请求他们帮助解决。在他们的帮助下，出现的问题很快就被解决了，我有时也学着运用他们的方法与技巧去处理些稍简单的问题，慢慢提高自己解决处理问题的能力。在解决处理问题的过程中也不断摸索出解决机器小故障的方法途径。这样从而让我在工作时的自信心不断增强，对工作的积极性也有所提高。

在所负责的产品接线与组装不出现大的故障的情况下，确保产品质量的基础上尽自己的努力提高工作的效率。尽量让生产出的产品数量达到要求的数量，以便完成生产任务。每次

下班之前，将自己工作区域内的卫生打扫干净，垃圾放入垃圾袋中并放到相应的位置，把工作桌面和地面上的物品用具收拾摆放好。就这样一天的全部工作内容也就完成了，嘿!这工作任务也较艰巨的啊!

五、实习期工作收获和感受

1.知识方面：我对电气控制线路设计过程中应注意的问题有了深刻的认识和总结

a.同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的外部接线，缩短连接导线的数量和长度；

b.在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化电路；

c.在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性；

d.在控制线路中应避免出现寄生电路；

e.避免电器依次动作；

f.在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。

2实践经验方面：此次实习中通过从始到终的一系列操作，我觉得在此过程中应注意以下问题：

1）.在绘制接线图时要统一规划，尽量避免线路交叉，为每个节点标好号，线路图要清晰明了；

2）.在熟悉元器件时要用万用表测试各器件，看各器件是否完好，另外还要测试其功能，如交流接触器、热继电器的常开、常闭触点，开关的用途等；

3）.在下线前要将线给弄直，长短合适，接口处要将线往上拱一下，以便于维修时操作。尽量避免线路交叉、架空，为线路标好号；

4）.要注意灯泡的位置是否正确，不要将小瓦数的安放在大瓦数处，以免烧掉；

5）.在线路中间尽量避免接口，以防止中电；

6）.测试过程中要注意安全，如出现问题可试着用万用表逐点检查。

3日常生活感受方面：实习期间，我对实习工厂的注塑车间(部门)生产、加工包装产品的整个操作流程有了一个较完整的了解和熟悉。虽然实习的工作与所学专业没有很大的关系，但实习中，我拓宽了自己的知识面，学习了很多学校以外的知识，甚至在学校难以学到的东西。 在实习的那段时间，让我体会到从工作中再拾起书本的困难性。每天较早就要上班工作，晚上较晚才下班回宿舍，深感疲惫，很难有精力能再静下心来看书。这更让人珍惜在学校的时光。

此次毕业实习，我学会了运用所学知识解决处理简单问题的方法与技巧，学会了与员工同事相处沟通的有效方法途径。积累了处理有关人际关系问题的经验方法。同时我体验到了社会工作的艰苦性，通过实习，让我在社会中磨练了下自己，也锻炼了下意志力，训练了自己的动手操作能力，提升了自己的实践技能。积累了社会工作的简单经验，为以后工作也打下了一点基础。

六、致谢

感谢郑州金誉达机电设备有限公司给了我这样一个实习的机会，能让我到社会上接触学校书本知识外的东西，也让我增长了见识开拓眼界。感谢我所在部门的所有同事，是你们的帮助让我能在这么快的时间内掌握工作技能，感谢我们生产小组组长、技术员，你们帮助我解决处理相关问题，包容我的错误，让我不断进步。此外，我还要感谢我的实习指导老师卢春华老师，在实习期间指导我在实习过程中需要注意的相关事项。我感谢在我有困难时给予我帮助的所有人。