研究汽車自動化安全控制技術

邱爽+于心波

摘 要：汽車自動化安全生產控制水平不僅關系到汽車的制造質量，同時還關系到生產車間的技術人員的人身安全，同時還關系到企業運行的物資安全，因此，加大汽車自動化安全控制技術的投入勢在必行。本文主要論述了汽車生產企業自動化生產過程中的安全控制技術，以期能夠為相關的實踐提供些許理論參考。

關鍵詞：汽車自動化 安全控制 硬件 軟件

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0006-02

汽車自動化生產中的安全控制技術的運用主要體現在軟件系統和硬件系統的設計和實施上，尤其是在汽車生產組裝的焊裝車間中，自動化控制體系的安全技術對汽車的生產質量起著重要的影響，提高自動化安全控制水平也是增大企業經濟效益的前提。

1 汽車自動化安全控制硬件系統關鍵技術

汽車的生產線具有較高的連貫性，因此，自動化控制技術的應用非常廣泛，而提高自動化作業的安全控制水平則是確保企業安全長久生產的重要環節。汽車焊裝車間承擔著汽車各個零部件的組合與安裝任務，焊接的質量也直接關系到汽車的使用壽命和汽車生產企業運營的成本與利益，因此，汽車自動化安全控制技術在焊接組裝車間的應用就顯得格外重要。集中監控和分散控制的管理模式在一定程度上可以增強生產過程的網絡化和智能化水平，有效提高安全控制系統的整體作業水平，并且操作的過程非常簡便，企業為此支付的成本比較低，間接提高了經濟利潤。該自動化安全控制系統可以根據生產車間的情況將汽車焊接組裝的過程分成幾個部分來管理，而這幾個部分之間是有機聯系在一起的，缺一不可。在生產車間內主要分為車間監控層、生產過程控制層和設備管理層。每一層次中都有相應的管理網絡與硬、軟件設施聯合控制，并發揮各自的功效，共同為汽車自動化生產提供安全控制保障。

汽車自動化焊接組裝車間控制層的硬件設備主要包括以下三個方面：

一是車間的監控層，在該層中的自動化安全控制管理服務器、ANDON服務器以及生產管理服務器主要設置在汽車焊接組裝車間的控制室中，發揮著監督管理的作用。在生產運行的過程中，這一層的監控服務器能夠直接接收到廠級MES系統的生產計劃和操作命令，對每一生產線進行嚴格的要求，并督促其完成相應的焊接組裝任務，車間的實際作業情況也會通過監控管理服務系統直接反饋給廠級的管理系統，廠級的管理系統再對這些數據信息進行分析和總結，將評估的結果運用于實踐的管理中，以此來提高全廠每一生產組成部分的工作效率。同時，該車間的生產管理監控服務器還能夠對生產線實行實時監控管理，對各個生產步驟都可以進行隨時的檢查與控制，如此不僅保證了生產線的順利作業，還為汽車焊接組裝車間的生產質量提供了保證。

二是車間的控制層，硬件的組成部分主要是PLC控制系統，根據實際的需求安裝的位置也各不相同，通常包括地板線PLC控制系統、主拼線PLC控制系統、ANDON系統的PLC信息采集與控制系統等，每一區域間發揮的功能也略有差異，不過每一PLC控制系統最終都直接進入到對應區域中的以太網交換機中，然后再入車間的監控系統中，為監控技術的運行提供必要的結構支持。

三是車間的設備層，主要的硬件系統包括變頻器、閥島、遠程控制模塊、光幕、激光掃描區域、自動化控制系統等，這些都屬于汽車生產車間的電氣設備，也是PLC控制系統中的重要組成部分。隨著工業化和自動化技術水平的不斷發展與完善，生產設備層的集中控制系統已全部實現了網絡集成化管理，自動化操作水平也已經達到了較高的層次，在現場總線的布局中通常采用Profibus，DeviceNet等類型的總線，并且能夠顯著提高自動化控制技術的應用實效。但是總體來看我國的應用技術水平還遠遠趕不上發達國家，因此，在實際生產中經常配合使用安全繼電器或者是安全PLC非總線的控制技術來彌補控制技術中的不足之處，也在一定程度上限制了自動化安全控制技術的進一步發展，因此提高硬件適用的效果是未來汽車生產企業應該重視的問題。

汽車焊接組裝車間的安全總線控制系統采用的是技術水平較好的SICK、OMRON等的合作開發產品，并且具有良好的技術兼容性，應用起來開放性程度較高，可以應用在多種類型的監控系統中。在生產自動化安全控制系統中采用安全總線的優勢在于能將PLC標準類型和安全類型兩種集成在一個PLC中，利用一條物理總線就可以達到預期的控制目的，并且可以在相同級別的安全條件下節省成本的投入，也簡化的系統的安裝和操作過程，因此，具有很廣泛的使用范圍。安全總線控制系統的使用可以最大限度地提高汽車生產焊接組裝車間的自動化控制水平，保證車間操作的安全高效化進行。

2 汽車自動化安全控制軟件系統關鍵技術

軟件系統的設計與應用對汽車自動化生產效率和質量都有著重要的影響，為了進一步提高PLC操作程序的一致性和時效性，采用結構化和模塊化的編程方法是優化軟件結構的關鍵技術。

結構化的編程技術是在汽車焊接組裝生產線的不同結構功能基礎上提出來的，是對以往編程方式的一種優化形式，這樣也可以達到操作程序的一致性，最大限度提高了PLC程度的可讀性，也可以降低系統的運行維護成本，操作的過程也不復雜，這樣汽車生產企業可以依據自身的發展需求來設置內部的控制程序，以便獲得企業內部管理與控制的一致性，更好地協調各個監控管理部門之間的工作，提高汽車自動化生產的效率。

模塊化的編程方式是根據汽車自動化生產焊裝線的實施情況差異而設計的，在一些焊接組裝的設備運行中，運行的方式各有差異，且選擇的焊接組裝方式的不同也會采用不同的方式對氣缸、安全門、機器人等加以管理和控制，因此，在每一個工作環節都會設置自動和手動兩種操作方式，在汽車生產車間相同或者相似的設備運行時，PLC處理程序會給與相應的控制，其中需要對中間變量進行選擇和分析，為了減少對中間變量的選擇數量，縮短工作量的編輯過程，就需要通過提高程序的一致性來實現，模塊化的編輯方式恰好可以滿足汽車生產廠家的實際需求。一般情況下，模塊化的編程方案主要體現在兩方面：一是變量編輯促使各個用戶采用自定義的編輯方式給變量定義；二是程序運行相同的部分由PLC程序進行統一的編制，再依據不同的變量采用功能相同的模塊來實現整體的編程步驟。

不同用戶對信息數據的自定義可以解決對象變量的差異所帶來的問題。程序中的中間變量過多，會降低程序運行的效率，且給變量的編程工作帶來很多不必要的處理環節，既浪費時間又增加了運行成本，因此，根據實際工作量的需求讓用戶對數據進行自定義處理，能夠提高作業的自動化水平，也簡化了操作的步驟。例如在汽車自動化生產過程中采用PLC控制系統，每一控制系統又分別控制30個機器人，每一個機器人中又存在100個中間變量，對每一個中間變量都進行單獨的定義，則需要定義3000次的變量，非常的麻煩，若是讓用戶自己定義，就可以利用事先建立的用戶定義數據類型來加以選擇，先定義30個變量的類型，再對100個自變量進行定義，使用的時候加以組合，這樣就只需定義130次，節約了時間成本，也有利于達到變量之間相互協調統一的目的。對系統內部功能的實現也可以采用內部模塊化編程的方式，盡量減少程序之間的中間量編輯，也可以提高系統的操作正確率，在應用中的調整速度也得到了充分的提高，不需要對程序進行重復的編程工作，增強了控制系統操作的一致性和靈活性，便于日后運行中的管理、調試與維護。

3 結語

綜上所述，汽車生產車間的自動化安全控制水平的提高主要依賴于系統硬件設施和軟件技術的應用上，現階段普遍采用的集中監控和分散控制管理方式可以有效提高安全生產的自動化水平，同時也可以對整個焊接裝配過程進行全程管理，為達到集成控制的目標奠定了良好的技術支撐。

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