汽車焊裝車間自動(dòng)化控制技術(shù)

張園林,成永興（北京汽車股份有限公司生技中心,北京　101301）

汽車焊裝車間自動(dòng)化控制技術(shù)

張園林,成永興
（北京汽車股份有限公司生技中心,北京101301）

摘要：為了有效的控制汽車制造的總體成本，保證汽車焊裝控制系統(tǒng)的安全性，越來越多的汽車生產(chǎn)制造廠商已經(jīng)摒棄傳統(tǒng)的汽車焊裝車間控制系統(tǒng)模式，采用更加自動(dòng)化、安全化、智能化、高效化的先進(jìn)控制系統(tǒng)，為汽車焊裝自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域掀起了一場小型工業(yè)革命。本文通過探討汽車焊裝車間自動(dòng)化控制硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，深入分析安全總線在汽車焊裝自動(dòng)化控制中的作用，旨在把握汽車焊裝車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展方向，提高汽車焊裝技術(shù)，促進(jìn)汽車制造行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，不斷進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：汽車焊接;控制系統(tǒng);安全總線;硬件與軟件

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用，為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化提供了有利的條件。汽車焊裝車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為汽車生產(chǎn)制造過程的重要組成部分，應(yīng)該不斷完善創(chuàng)新，向著現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。

1　控制系統(tǒng)硬件組成和功能

汽車焊裝車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)車間的具體情況劃分為：汽車焊裝車間監(jiān)控層、汽車焊裝車間控制層、汽車焊裝車間設(shè)備層三種監(jiān)控模式。各層之間相對獨(dú)立，根據(jù)不同的功能要求使用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置不同的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

1.1監(jiān)控層

汽車焊裝車間監(jiān)控層主要包括監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器、ANDON系統(tǒng)服務(wù)器以及與生產(chǎn)管理相關(guān)的其他系統(tǒng)組成部分[1]。車間監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器安放在汽車焊裝車間中控室，主要用于根據(jù)總廠下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃，安排不同的生產(chǎn)線按照總廠要求完成各自的生產(chǎn)目標(biāo)，并且將各生產(chǎn)線最終的完成情況匯總之后，再次上傳給總廠系統(tǒng)。這樣總廠就可以根據(jù)車間監(jiān)控管理系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，更加科學(xué)合理的分配生產(chǎn)任務(wù)，有效地監(jiān)控汽車生產(chǎn)制造的全部過程。

1.2控制層

控制層主要的構(gòu)成部分是安放在汽車焊裝車間不同區(qū)域內(nèi)的PLC控制系統(tǒng)。汽車焊裝車間監(jiān)控層PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)控層通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行連接[2]。不同的HM I、ROBOT、信息顯示屏幕以及其他相關(guān)設(shè)備首先連接到PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再連接到焊裝車間內(nèi)不同區(qū)域的交換機(jī)，再通過以太網(wǎng)光纖把不同的交換機(jī)聯(lián)結(jié)成一個(gè)車間環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，最后一起連接到焊裝車間監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。

1.3設(shè)備層

設(shè)備層主要包括變頻器、無線射頻讀寫裝置以及機(jī)器人等電氣設(shè)備，它們存在于汽車焊接車間PLC控制系統(tǒng)中。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)許多汽車生產(chǎn)制造廠的焊裝車間都已經(jīng)采用了標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線系統(tǒng)。雖然標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的主流技術(shù)，但實(shí)際上它并未十分成熟，還存在著一些問題，尤其是在安全控制方面。

1.4安全總線系統(tǒng)

由于標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)存在著許多問題，所以德國西克、歐姆龍、西門子、羅克韋爾等世界知名行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手合作，開發(fā)了與標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不同的安全總線系統(tǒng)。安全總線系統(tǒng)在保障安全控制的前提下，極大地簡化了車間安全方面的系統(tǒng)工作內(nèi)容。安全總線系統(tǒng)已經(jīng)在部分國內(nèi)汽車焊裝車間得以推廣使用，作為現(xiàn)代汽車焊裝自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)秀成果之一，它正在被國內(nèi)越來越多的汽車生產(chǎn)制造廠商了解與采用[3]。

2　控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

汽車焊裝車間自動(dòng)化系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大主要部分組成，兩者相輔相成，共同發(fā)展，在汽車焊裝環(huán)節(jié)中都具有重要的地位和作用。在現(xiàn)今國內(nèi)大多數(shù)汽車焊裝自動(dòng)化系統(tǒng)編程方式主要有兩種：機(jī)構(gòu)化編程方式和模塊化編程方式。

2.1結(jié)構(gòu)化編程方式

雖然汽車焊裝線不同，但是它們的功能結(jié)構(gòu)單元是統(tǒng)一的，根據(jù)這一重要特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)化編程方式應(yīng)運(yùn)而生。結(jié)構(gòu)化編程方式提高了程序結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性和可讀性，可以更加便捷的對汽車焊裝自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行修改和維護(hù)。

2.2模塊化編程方式

汽車焊裝車間內(nèi)每條焊裝線的組成和作用各不相同，但它們之間無論是設(shè)備還是運(yùn)行方式，卻有很多類似的地方。模塊化編程方式利用設(shè)備和運(yùn)行方式之間存在相同變量這一特點(diǎn)，極大地簡化了程序編輯工作量，加強(qiáng)了程序的統(tǒng)一性，優(yōu)化了程序的可讀性。模塊化編程通過用戶自定義數(shù)據(jù)類型方式，讓變量編輯進(jìn)行變量定義；同時(shí)，把同樣的處理程序用PLC程序編制做成功能模塊，然后依照I/O變量的差異調(diào)用同一個(gè)功能模塊，進(jìn)行編程。

3　結(jié)束語

工業(yè)的革新歸根結(jié)底在于技術(shù)的革新。近幾年來，我國家用汽車市場需求急劇加大，汽車行業(yè)的競爭也越來越激烈。汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展要求汽車生產(chǎn)廠商在汽車制造工藝上精益求精。汽車焊裝自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷提高，正是汽車制造工藝創(chuàng)新發(fā)展的良好體現(xiàn)，標(biāo)志著汽車焊裝車間技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)入了現(xiàn)代化、科學(xué)化、自動(dòng)化的嶄新發(fā)展時(shí)代。

參考資料：

[1]張為涵,金大勇.現(xiàn)場總線在裝焊生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2001(02):32-34.

[2]卞楨斌.Ethernet/IP安全以太網(wǎng)方案在汽車制造中的分析與應(yīng)用[J].科技信息,2012(25):84.

[3]王玉真.現(xiàn)場總線在汽車焊裝生產(chǎn)線中干擾分析及防范[J].科技風(fēng),2011(06):80.