随着通信技术、网络技术和计算机控制技术的快速发展和越来越广泛的应用,传统的焊接方式发生了改变,提高自动化焊接水平和程度越来越迫切,自动化焊接相比于传统的手工焊接它不仅很大程度提高焊接生产率和焊接质量,而且改善了焊接生产中的操作环境。焊接自动化的最基本问题是应用自动焊机和焊接机械装备构成焊接自动化系统,通过焊接程序的自动控制,完成工件的自动焊接。因此,根据焊接工件的特点与和焊接质量要求,构建合理的焊接自动化系统是实现焊接自动化的前提。现场总线控制系统在体系结构上开放程度高、高品质化的控制计算,并且在系统集成方面具有很大的灵活性,正在成为自动控制系统的主流。本文以变极性等离子弧焊为研究对象,EtherCAT现场总线作为控制系统的通讯网络,利用嵌入式工业PC和倍福E-bus模块组建硬件平台,构建了一套基于EtherCAT现场总线的变极性等离子弧焊自动化控制系统。通过建立直角坐标机器人和变位机的数学模型,并进行运动学分析,读取运行G代码,实现焊枪复杂空间曲线的轨迹行走。系统主站工业PC与焊接电源以EtherCAT协议作为通讯协议进行数据交换,在焊接过程中实现焊接电源起维弧起其主弧等焊接时序控制和焊接工艺参数的给定和监控。使用开放式软件开发平台CoDeSys设计系统程序,开发出友好的人机交互界面。按第二章中所建立的数学模型编写运动程序,开发出示教程序,通过示教生成G代码文件,采用CoDeSys SoftMotion组件的CNC功能读取解析G代码文件,在以变位机为工作台坐标系中执行虚轴插补程序,通过运动学转化实现了直角坐标机器人各实轴运动,带动焊枪在变位机参与运动的工作台坐标系下的轨迹行走。为了保证焊接轨迹行走和和焊接工艺参数的良好匹配,开发了适合变极性等离子弧焊工艺方法的工艺示教程序,实现了运动控制和焊接工艺控制的良好结合。通过实验验证,基于EtherCAT总线的自动化控制系统能够完成运动控制功能和VPPA焊接电源系统控制功能,运动控制精度和数据传输能够满足自动化焊接的要求,基本实现了自动化焊接控制的目的。