（３）带钢调整：微调带钢工作侧和驱动侧两侧的间隙，中性层电机带动斜楔对齐钢板中心层，调整钢板竖直方向上的运动等。

（４）焊机光路系统启动，完成焊接。对第（４）步做重点说明：（１）（２）（３）步的准备工作完成后，启动焊机光路系统移动到焦点位置，打开氮气阀和氩气阀后移动Ｆ轴进行焊接，焊接完到达定指定点后，关闭快门、氩气和氮气阀，松开夹具并延时５００ｍｓ，焊接过程中钢带可能出现超粗的情况，需要在焊接的同时对其进行碾压，焊接流程如图２所示。

图2 激光焊接流程

2 控制系统硬件设计

激光焊机采用西门子Ｓ７－ ４００ＰＬＣ作为控制系统核心，西门子Ｓ７－

４００ＰＬＣ 采用模块化设计，硬件组态包括ＣＰＵ４１４－３ＤＰ模块、

ＰＳ４０７－１０Ａ电源模块ＣＰ４４３－１工业以太网模块、６个ＥＴ２０ ０Ｓ分布式数字输人输出模块等。采用ＭＰＩ／ＤＰ通信方式与上位机及人机界面ＨＭＩ相连接。此外还有变频器－伺服电机成的执行机构，ＭＴＳ传感器作为控制系统的模拟量输入，实时雜反馈焊接雜到ｐｌｃ中，工控机及人机界面ＨＭＩ作为上位机，负责监视和显示激光焊焊接过程动态信息。整个控制系统组成如图３所示。

图3 激光控制系统组成

3 控制系统软件设计

激光焊控制系统输入输出数字量和模拟量较多，软件设计的第一步就是建立输人输出量符号表，根据ＥＴ２００分布式输人输出模块在机架上的位置命名各变量的类型和地址，编辑符号表完成后，根据焊接工艺将系统程序分为1个组织块（OB）和11个功能函数（ＦＣ）分别设计ＤＦＣ作为子程序可以供ＯＢ循环调用。

激光焊机各执行机构主要包括活动梁光路装置、入口夹具、出口夹具、压轮、活套辊、对中装置、月牙剪、打孔装置和排烟装置，还有激光焊焦点距离控制。此外还有钢带位置传感器模拟量处理等。组织块０Ｂ１是整个控制系统的主程序，可以创建其它功能函数（ＦＣ），将系统的子程序分别放到各个ＦＣ中，通过在０Ｂ１调用ＦＣ来完成各运动机构的动作，在该系统中ＯＢ１调用的ＦＣ有：ＦＣ１：伺服电机驱动活动梁光路装置；ＦＣ２：气阀控制人口夹具气缸；ＦＣ３：气阀控制出口夹具气缸；ＦＣ４：伺服电机驱动滚珠丝杠驱动压轮碾压；ＦＣ５：气缸带动旋转臂旋转带动活辊套；ＦＣ６：伺服电机驱动四个对中单元；ＦＣ７：启闭液压换向阀控制液压缸的伸缩完成月牙剪的横向移动和剪切；ＦＣ８：控制打孔液压缸在焊接中线位置打出检测孔；ＦＣ9：启停排烟装置的风机；ＦＣ１０：激光焊焦点距离控制；ＦＣ１１：报警处理功能；ＤＢ１：存储用户数据的数据区域，供所有差控制量大于偏差上限时，取偏差上限作为控制逻辑块共享。

此外，还可以添加Ｓ７－４００ＰＣＬ自带的ＰＩＤ功能块，通过在ＯＢ３５中调用ＦＢ４１来对离焦量进行ＰＩＤ调节。或者增加一个ＦＣ，用于实现模糊自整定ＰＩＤ控制。

图4 控制系统硬件组态

根据焊接机电气控制系统、液压系统以及气路控縣麵娜雜财，结合焊财雛縣统的工艺流程图，先逐个按照动作顺序来完成各个功能函数的顺序动作程序设计，最后在ＯＢ１中以条件调用的形式调用各功能函数。

4 焊接焦点位置闭环控制系统

激光焊的焦点位置对焊接熔池有直接的影响。焊接焦点位置决定了工件表面激光光斑的大小，光斑的大小不同导致工件表面接收的能量也不同，从而影响焊接区域熔深的深度和焊缝的成形。因此焦点位置是激光焊焊接过程中需要严格控制的工艺参数。文中采用等离子体光学传感器（ＰＳ）反馈的焦点位置闭环控制系统，控制算法采用PID控制器。ＰＩＤ控制器的比例控制能迅速减小误差，积分控制可以消除稳态误差，微分控制可以克服输出的震荡，消除系统的动态误差， 提高系统的动态稳定性。

由于薄板激光焊焊接过程工作环境恶劣，影响焊接焦点位置的因素比较复杂，当等离子光学传感器检测到的偏差长期较大时，ＰＩＤ计算时积分项有可能溢出。因此，需要考虑ＰＩＤ控制器的误差调节的极限问题，该系统采用遇限消弱积分的ＰＩＤ算法，即对计算出的控制量的范围进行限制。即当偏差控制量大于偏差上限时，取偏差上限作为控制量；当偏差控制量小区偏差下限时，取偏差下限作为控制量。

当u（k）>u（max）时，取u（k）=u（max);当u（k）