以太網通信在汽車噴涂機器人隊列傳輸的應用分析

韋志杰

摘 要：在汽車生產車間，噴涂機器人隊列傳輸的準確性、可靠性，成為生產品質及機器人控制有效輸出的關鍵要素。本文在噴涂機器人系統隊列傳輸現場介紹分析和應用基礎上，解讀以太網通信在其系統控制中的原理和特點，對于如何加強系統隊列傳輸相關組件定檢保全并進一步提升控制穩定性給出一些建議。

關鍵詞：以太網通信;噴涂機器人隊列;脈沖數據

1 引言

1.1 噴涂機器人隊列傳輸介紹

在汽車生產車間，噴涂機器人承擔車身內外表面的涂裝業務。傳統的3C2B工藝，即3個涂層2次烘烤，面漆包含了色漆段和清漆段，一條線體上，由2套獨立系統的機器人完成相應噴涂過程。色漆機器人和清漆機器人之間，通過從色漆站到清漆站的隊列傳輸，隊列數據承載對應的噴涂信息，完成各自噴涂任務。其中，色漆站機器人內部系統完成從上件到手工段再到自動段的傳輸;清漆機器人內部系統完成從閃干緩存段到人工段再到自動段的傳輸。

1.2 三菱以太網通信介紹

傳統的系統與系統之間的數據交互，基本采用硬接點的形式，但遭遇數據量大、數據類型復雜的噴涂機器人隊列信息傳輸，基本很難實現，本系統在采用三菱Q10系列PLC，通過CPU內置以太網通信基礎上，完成色漆站、清漆站機器人之間的隊列數據通訊傳輸，實現數據的交互共享，擺脫了傳統信息交換的束縛。

2 噴涂機器人隊列傳輸應用

2.1 色漆站系統內隊列傳輸

色漆站系統為雙鏈輸送形式，線速固定，車身上件，一般三個方式生成隊列，即掃描槍、人工輸碼以及載碼體。隊列數據包含車型、色漆顏色、套色號、清漆等4大類數據信息，各類數據內又包含多達十數種數據數。在色漆雙鏈末端安裝編碼器，生成隊列數據的同時，生成脈沖數據，一般按每米固定脈沖數換算疊加，系統調試時，已完成脈沖數據的核實。上件后，系統按1-13#的循環隊列號賦予人工段，至特定脈沖數據，逐一往自動段傳輸，最后脫離自動段后，數據清除，從上件等待循環。機器人接收隊列數據，還通過機器人4臺一組的前段接近開關進行最終確認及接收，簡稱各組確認PD。機器人接收隊列數據后，按預定的程序號進行色漆噴涂作業。

2.2 清漆站系統內隊列傳輸

清漆站系統也為獨立的雙鏈輸送形式，線速與色漆一致，相對于色漆站的上件數據，清漆站來源于閃干緩存段，即兩系統的以太網通信的交換數據，隊列號從1-12循環，隊列數據包含車型、套色號、清漆等3大類數據信息，與色漆相同，在清漆雙鏈末端安裝編碼器，生成隊列數據的同時，生成脈沖數據。上件后（閃干緩存），系統按1-13#的循環隊列號賦予人工段，傳輸形式、原理、以及機器人工作方式均與色漆站的保持一致。

2.3 以太網通信隊列傳輸

2.3.1 以太網傳輸模式

本系統以太網通信，基于色漆、清漆站三菱Q10系PLC內置以太網通信的配置。從使用的可靠性出發，清漆站系統作為主站，色漆站作為從站，因此隊列傳輸實際是以清漆站系統作為以太網通信的主要端口進行設置，發起、接收、反饋，確保主站數據的可靠穩定性。

2.3.2 以太網通信Active與Unpassive連接方式

三菱Q系特屬的Socket通信，TCP連接方式上，清漆站系統為Active，作為客戶端主站，主動打開方式，能命令從站，端口打開發送數據，端口關閉則不發送;色漆站系統為Unpassive，即部分被動打開方式，對IP和端口不做限制，端口打開了發送數據，端口沒有打開則等待。

2.3.3 色漆站往清漆站隊列傳輸

通過色漆站、清漆站系統以太網通信模式及TCP連接方式的端口設置、確認及組態，已經滿足色漆、清漆系統之間的以太網通信，實現數據交互。當色漆站系統隊列移動至自動段出口，滿足特定脈沖數據及PD開關信號條件時，請求并往清漆站系統傳輸隊列數據，清漆站系統接收該隊列數據后，轉入自身系統的閃干緩存隊列，1-12號循環，同時反饋接收完成信號給色漆站，色漆系統將所傳輸隊列數據清除，等待下一隊列數據通信傳輸，一個周期通信完成。

3 以太網通信隊列傳輸常見問題及分析

3.1 以太網通信網絡中斷

以太網通信中斷，常見為色漆站系統至清漆站系統以太網線損壞或水晶頭松動，對應PLC報警提示，需對應處置恢復。

3.2 以太網通信隊列數據未傳輸

色漆站、清漆站以太網通信隊列數據傳輸，軟觸點程序做有閉環的握手信號，但系統本身未有對應的報警輸出，基本很難發現數據是否傳輸成功、完成。

3.3 清漆站隊列上件數據丟失

清漆站隊列上件，數據源為以太網通信存儲的閃干緩存段，現場發現系統內隊列往人工段傳輸時，隊列數據出現丟失擠占的情況。

3.4 定檢保全及控制穩定建議

（1）以太網線損壞或水晶頭松動，建議每6月進行端口松動檢查及橋架裸露網線損壞檢查。（2）以太網通信隊列數據傳輸丟失，建議增加對應的軟報警提示輸出，同時色漆、清漆系統各配置一根硬接點反饋，作為更可靠握手信號交互，做到軟硬件雙重控制邏輯。（3）另外，清漆系統閃干緩存往人工段隊列傳輸出現的隊列擠占丟失情況，基本是雙鏈的機械抖動導致脈沖編碼器數據跳轉導致，建議增加：人工段產生隊列，但車型、清漆數據為0的報警，防呆檢測，快速處置，確保隊列數據可靠的條件下，規避機器人數據錯誤撞車隱患。

4 結論

綜上所述，在汽車生產車間，趨勢工業高自動化水平，噴涂機器人隊列傳輸為以太網通信模式，經濟性、高效性更強。本文通過應用的基礎上，解讀以太網通信在其系統控制中的原理和特點，并對系統運行過程常見問題進行分析，給出提升系統以太網通信穩定性的一些建議。通過不斷提升對三菱Q系PLC以太網通信的技術和管理水平，更好服務現場生產。

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