安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用分析

黃初敏

摘 要：為控制汽車整體制造成本，切實保障汽車焊裝控制系統(tǒng)的安全性，當前的汽車生產(chǎn)制造廠商都開始逐漸拋棄傳統(tǒng)的焊裝模式，逐漸過渡到高效化、智能化、安全化以及自動化的焊裝控制系統(tǒng)。鑒于此，本研究主要研究安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用，針對汽車焊裝自動化控制硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進行了詳盡的探討，旨在為推動汽車焊裝自動化控制技術的發(fā)展貢獻自己的綿薄之力。

關鍵詞：安全總線；汽車焊接；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.007

隨著科學技術與信息化技術的不斷發(fā)展，其在各行各業(yè)中的應用越來越廣泛，從而有效推動了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)全面自動化提供了極為有利的條件。安全總線系統(tǒng)的應用能夠將安全技術集成到標準控制系統(tǒng)當中，促使安全集成控制器能夠選擇相同的總線使得標準的I/O與安全故障I/O之間實施通信，保障舊的總線系統(tǒng)能夠與新興系統(tǒng)進行整合，其能夠促進焊裝車間控制系統(tǒng)軟件更易閱讀與維護，為汽車焊裝自動化控制打下了堅實的基礎[1]。

1 汽車焊裝自動化控制硬件系統(tǒng)分析

焊裝車間根據(jù)實際情況能夠劃分為幾個獨立的控制部分，比如根據(jù)同一平臺的生產(chǎn)線劃分成單獨的控制部分。在汽車焊裝自動化控制當中，通過設備層、監(jiān)控層以及控制層的分開控制，分別在各個層次采用不同的軟硬件設施，分別實現(xiàn)不同的功能。

1.1 汽車焊裝設備層

設備層指的是PLC控制系統(tǒng)當中的現(xiàn)場電氣設施，比如機器人、無線射頻讀寫設施、激光區(qū)域掃描開光、光幕、掃描槍、遠程模塊以及變頻器等。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，基于總線技術的網(wǎng)絡集成自動化已經(jīng)逐漸發(fā)展成汽車焊裝自動化控制中的熱點技術：比如Interbus、Profibus以及DeviceNet等技術已經(jīng)獲得了廣泛的推廣應用。

1.2 汽車焊裝控制層

控制側是通過安裝在焊裝車間中的自動化生產(chǎn)線的PLC系統(tǒng)夠坦誠，比如，ANDON系統(tǒng)信息采集PLC控制系統(tǒng)、左/右側圍PLC控制系統(tǒng)、主頻線PLC控制系統(tǒng)以及地板線PLC控制系統(tǒng)等。汽車焊裝車間的PLC控制系統(tǒng)分布于各個不同的地方，而各個PLC控制系統(tǒng)則直接接入對應地區(qū)的基于管理型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機當中，以此來構建冗余結構，最后再介入到車間的監(jiān)控層當中。

1.3 汽車焊裝監(jiān)控層

監(jiān)控層主要是通過安裝于車間中控室當中ANDON系統(tǒng)服務器、監(jiān)控管理系統(tǒng)服務器以及其他有關生產(chǎn)管理系統(tǒng)共同構成。車間監(jiān)控管理系統(tǒng)主要具有上位監(jiān)控與管理的作用。生產(chǎn)車間監(jiān)控管理系統(tǒng)服務器通過直接接收來自廠級MEC（Manufacturing Execution System）制定的計劃，然后各個生產(chǎn)線則根據(jù)該計劃來完成自身的生產(chǎn)任務。然后，生產(chǎn)車間監(jiān)控管理系統(tǒng)服務器再將現(xiàn)實的生產(chǎn)實情反饋給廠級的MES系統(tǒng)，然后廠級EMS系統(tǒng)再將各種信息進行匯總分析，針對各個生產(chǎn)車間進行相應的協(xié)調(diào)。

1.4 汽車焊裝安全總線

基于當前汽車焊裝的實際情況，全球幾家大規(guī)模的自動化系統(tǒng)公司，比如Rockwell、Siemens等，通過與幾家傳感器生產(chǎn)公司進行深層次的合作，比如OMRON、SICK等，共同研發(fā)了具有良好兼容性與開放性的安全總線控制系統(tǒng)，比如Interbus Safety、PROFIsafe以及DeviceNetSafety等。標準總線系統(tǒng)與安全總線系統(tǒng)之間的區(qū)別主要在于通信協(xié)議標準的差異性。安全總線系統(tǒng)的應用，能夠把安全的PLC與標準PLC這兩個系統(tǒng)集成到一個安全集成的PLC當中，然后利用一條物理總線支持標準的I/O通信與故障安全I/O通信，使得在達到相同安全等級的先決條件下，有效節(jié)約了一套PLC硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及安裝調(diào)試方面的工作量，同時還能夠有效簡化安全方面的安裝布線工作。安全設施能夠實現(xiàn)直接連接到安全集成PLC帶安全協(xié)議的現(xiàn)場總線的安全I/O中，并且連接極為便捷，能夠快速構建一個安全性較高的控制系統(tǒng)[2]。針對安全總線系統(tǒng)來說，我國已經(jīng)有許多汽車焊裝車間在進行嘗試。而安全總線控制系統(tǒng)的大范圍推廣，能夠進一步推動焊接自動控制技術的發(fā)展。

2 汽車焊裝自動化控制軟件系統(tǒng)設計

汽車焊裝車間自動化系統(tǒng)主要通過硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同構建，兩者之間屬于相輔相成、共同發(fā)展的關系，其在汽車焊裝環(huán)節(jié)當中都具有至關重要的作用與地位?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外大部分汽車焊裝自動化系統(tǒng)的變成模式主要包含結構化變成模式與模塊化變成模式。

2.1 結構化編程模式

盡管汽車的焊裝線存在差異性，然而其本身的功能結構單元都是統(tǒng)一的，基于上述這個特點，結構化編程模式正好適用了這個特點。結構化編程模式能夠有效提升程序結構的可讀性與統(tǒng)一性，實現(xiàn)便捷的針對汽車焊裝自動化控制系統(tǒng)實施有效的維護與修改。不同的汽車廠家對于PLC程序的樹狀結構要求也不一樣，各汽車廠家僅有自身內(nèi)部一致。

2.2 模塊化編程模式

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備還是運行方式，卻有很多類似的地方。模塊化編程方式利用設備和運行方式之間存在相同變量這一特點，簡化了程序編輯工作量，加強了程序的統(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，讓變量編輯進行變量定義；把同樣的處理程序用 PLC 程序編制做成功能模塊，依照I/O變量的差異調(diào)用相同功能模塊，進行編程[3]。

3 結語

安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用，不僅可以有效提升汽車的焊裝效率，從而有效提升車身的焊接質(zhì)量；與此同時，其也能夠有效推動汽車焊裝車間朝著智能化控制、分散化控制以及網(wǎng)絡化控制的趨勢發(fā)展。汽車焊裝車間自動化控制系統(tǒng)采用模塊化的編程方式，能夠加大減少程序的編程量，減少程序開發(fā)的相應時間，從而有效提升程序的重用性與移植性，真正推動汽車焊裝自動化控制的發(fā)展。

參考文獻：

[1]徐小劍.汽車白車身車門焊裝線設計分析及機器人仿真關鍵技術研究[D].上海工程技術大學，2014.

[2]鄭聯(lián)語，高浩，吳約旺.白車身焊裝生產(chǎn)線數(shù)字化夾具設計系統(tǒng)開發(fā)及應用[J].汽車零部件，2015（05）：24-29.

[3]聶松，王強，李波.基于工業(yè)以太網(wǎng)的OPC通訊技術應用——焊裝自動化線信息目視化系統(tǒng)[J].科技資訊，2012（05）：31.