總裝生產線的電氣控制系統

陳 浩 ，王恩鵬

（華晨寶馬汽車有限公司 遼寧 沈陽 110044）

總裝生產線的電氣控制系統

陳 浩1，王恩鵬2

（華晨寶馬汽車有限公司 遼寧 沈陽 110044）

我國的汽車行業發展非常迅速，在世界的占有量非常巨大，而汽車制造業也引進一些先進科技技術，生產線自動化水平非常高，同時運行穩定，在汽車總裝生產線設計上，怎樣將每個工序串聯上，輸送系統怎樣發揮作用，整體生產線的電氣控制系統的研究，PLC系統與生產線的結合，在設計上都需要去優化提高。

傳輸系統；電氣控制系統；PLC系統

1 輸送系統

在汽車生產廠，總裝生產線是汽車最后的生產工序，它是將汽車零件進行總體裝配，組裝成一個完整的汽車，如圖1。

圖1 總裝生產線

輸送系統是總裝生產線上一個不可或缺的環節，它是完成自動化生產的必要因素，它的水平可以影響汽車總裝的自動化程度，在大批生產汽車的情況下，需要保證它的可靠性、穩定性。

總裝生產線上的輸送系統是從涂裝車間完成后一直到整車下線，在整個生產線上包括車身儲存線(涂裝立體運輸庫)、內飾一線（地面滑撬運輸線）、翻轉吊具線、內飾二線（推板運輸線）、重載吊具運輸線、底盤線、車門線、ED發動機線、儀表盤線、F1尾線板鏈運輸線和F2尾線板鏈調整線。其中門線、儀表盤線、ED發動機線為輔助線。

對于輸送系統的硬件上需要根據生產綱領、工件重量和生產節拍進行輸送機測型號選擇，整個生產線上根據生產需要是選擇需要對汽車進行分類儲存還是需要識別、計數，這些都是需要輸送系統的組成要素，例如表1就是內飾一線輸送系統設計參數。

表1 內飾一線輸送系統設計參數

輸送系統的工藝流程為汽車完成涂裝后進入總裝車間，進入總裝車間是通過地面滑撬系統運輸的，這個系統內包含對車身升降系統和懸鏈定位器，車身是通過懸鏈推桿來離開裝載工位，儲存線內可以對汽車進行分配，根據總裝車間的生產情況可以將漆后車身進行停止等待，也可以直接進入車間組裝，不需要儲存車間的存儲，內飾一、翻轉吊具線、二線是完成對汽車內飾的組裝。

2 電氣控制系統

汽車電氣控制系統是由工業以太網、現場總線和PLC組成，以太網是屬于計算機局域網，是將總裝生產線現場自動化系統相連接，是起到通信的作用，現場總線是控制現場設備雙向數字通信的系統，PLC系統是完成對總裝生產線的控制，控制點數非常高，完成對整個生產的自動化控制。

系統上可以劃分為管理層、控制層、設備層，總裝車間的網絡控制示意圖如圖2所示。

圖2 總裝車間管理層、控制層、設備層網絡控制示意圖

電氣控制系統中的主要設備包括西門子400系列PLC主機（416F-3PN/DP為主）、24VDC輸入、輸出模塊、以太網處理器、IP67輸入、輸出模塊、識別系統、終端顯示器、變頻器、傳感器、segment-controller、安全PFFHM31安全控制器、PN/PN coupler等。

在總裝車間電氣控制系統中，如：ET200S、變頻器、各種控制器等底層設備通過profinet和SCLANCE X224與PLC進行周期性地自動交換數據。而SEW系統也有自己的CANBUS控制系統通訊，由HM31動態黑馬采集現場翻轉吊具各種安全信號，然后通過先進的微波軌道信號傳給西門子的SCALANCE W700。然后給靜態黑馬和segment-controller。控制吊具的行走、升降及翻轉動作。但最終也通過profinet與PLC進行數據周期性的通訊。相鄰區域PLC之間則通過PN/PN coupler控制器實現數據交換。而整個總裝車間的通訊是由車間的工業以太網實現的。

總裝車間的電氣控制線路采用三項五線制，分別為L1、L2、L3、N、PE這五線，電壓為380V、頻率為50HZ的供電方式。

車身進入儲存線時候需要電氣控制系統發出占位信號，顯示有空位子，這時候電磁體通電，停止器打開，可以將車身通過，車身進去通道后，沒經過通道內感應器都需要發出信號，然后系統檢測信號，識別車身代碼，最終將車身運輸到指定位置。

對于總裝車間的升降機控制系統，升降機的動作控制為啟動、低速、高速、低速、停止這幾個過程控制，控制系統沒兩個低速過程控制完成的動作是將車身進行起吊，而對于這個電氣控制系統需要添加限位條件，需要檢測小車進入升降機的條件，需要傳動開關在安全的狀態下，同時升降機內的傳感器檢測無小車占位，升降機入口的停止器已經封鎖。

3 PLC系統

PLC系統是總裝車間控制系統的核心，是完成對現場信號的采集、處理、指令輸出的系統，所編寫的程序需要滿足輸送工序、還要保證轉接順利。

以內飾二推板線為例，推板的運行由PLC發布命令指揮SEW的MOVIDRIVE MDX61B系列變頻器驅動電機行走。

現場有菲尼克斯接近傳感器、SICK光電開關及增量編碼器、絕對值編碼器等電氣元件采集推板實時數據給ET200S分站。分站通過profinet通訊反饋給PLC，構成一個完整的閉環回路。另外一些關鍵的安全區域安裝有SICK安全掃描儀，掃描儀信號最終也進入PLC。這些信號進入PLC進行計算分析后給出系統運行指令，提高了自動化生產的安全可靠性。

PLC系統與總裝生產線上的工序一樣，每個工序都需要進行編程，所以需要10個編程程序，圖3為車身儲存控制系統主界面。

圖3 車身儲存控制系統主界面

這個控制系統需要對各輸送線、升降機、讀寫站運行等進行控制，需要顯示設備的狀態，故障時候顯示故障代碼及系統交接設備的運行狀態，完成對連接工序的控制。

4 結語

我國國內自主生產的汽車，發展中由整車進口到自主研發的歷程，現在也具有自己獨立的先進技術，這樣就對國內生產線的輸送設備和自動控制系統要求嚴格，有些生產線還需要依賴國外技術，引進國外設備，這樣就需要設計人員去研發提升，將PLC技術、網絡技術與自動化生產線完美結合，使汽車生產線技術水平和安全技術得到提高，將我國汽車制造業跨入國際先進行列內。

[1]趙繼文.傳感器與應用電路設計.[M].北京：科技出版社，2002.

U468.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0052-02