随着中国制造2025和供给侧改革的实施和推进,我国的加工制造逐渐向智能化、网络化和无人化的生产模式转变。国内高铁无缝线路建设中的钢轨焊接技术尽管有着较好基础,但不管是焊接生产线装备数字化,还是生产车间的网络化管理,与无人化焊接车间的要求还存在较大差距,为此,开展焊轨车间的无人化生产技术研究有利于提升高铁建设中钢轨焊接的整体技术水平。在查阅相关文献和对国内主要焊轨基地之一——成都焊轨基地焊轨生产线调研与分析的基础上,开展了无人化钢轨焊接车间监控系统的部分设计和研发工作,主要包括以下几个方面:(1)基于以太网和现场总线技术设计了由生产监控与管理子系统和作业计划管理子系统构成的钢轨焊接车间监控系统总体方案:作业计划子系统由作业计划管理、作业计划状态和历史计划查询三个模块构成,该子系统能够帮助管理人员了解生产线的加工能力和所处状态,进行最优的作业计划排产;生产监控与管理子系统的生产管理、过程监控、数据管理和系统管理等四个模块相互配合使管理人员能够实时了解生产线设备的工作情况和各个接头的处理质量,通过远程下达操作指令进行焊轨生产的管理;(2)以焊接生产线中最为复杂的固定焊机工位的钢轨输送精确定位和信息交互为例,设计了一套钢轨自动输送系统:通过传感器实时检测钢轨在辊道线上的位置、各个工位的工作状态及它们之间的逻辑要求,结合相应的控制算法实现长钢轨输送的精确位置控制;使用以太网与PLC进行数据交换,通过PLC子站和变频器之间现场总线通信,实现对变频器的频率调节以及变频器故障类型、运行状态等数据的实时采集、显示和存储,从而实现生产输送线的可视化集中管理和实时监控目的。(3)在固定式交流焊机增设钢轨和焊机运动部件位置状态检测的传感器,结合所提出的无人化焊接工作流程,实现了钢轨焊接前、后的无人化操作;(4)针对固定式交流闪光焊机焊接接头作用边自动对中的问题,基于激光传感器和PLC设计并制作了自动对中系统软硬件,提出的基于误差大小的变参数PD控制算法能够很好地解决对中机械结构的间隙和响应实时性问题,提高了系统的动态性能和可靠性,能更好地满足自动对中的控制要求。