動態BUFFER 在車企裝焊車間的應用研究

張艷清

(北京奔馳汽車有限公司技術維護，北京 100176)

隨著工業生產與物流技術的快速發展，車企行業對于生產線上的工件儲備以及工件的搬運有了更高的要求，儲備區的位置以及形式有了很大的變化。本文介紹的動態BUFFER主要是基于北京奔馳MFA 前驅車工廠裝焊車間所使用的存儲區，以車身前端總成儲備區為例，該動態BUFFER 系統主要引用了戴姆勒開發研制的機器人技術包，通過PLC 接收到的傳感器信息判斷存儲區具體碼位信息，并控制機器人將工件放到相應的BUFFER 位置，同時采用先進先出的原則對系統進行編程。除此之外，還必須考慮到該車身前端是一條包括五種車型混合生產的線體，在動態BUFFER 采用先進先出原則的基礎上，必須通過相應的邏輯將五種車型的先后順序進行確定，防止出現與車身其他部件不匹配的現象，同時機器人根據PLC 發出的指令，不僅按照順序從上一個工位將工件取出放到動態BUFFER 上面，還要根據PLC 發出的指令將工件從動態BUFFER 上取出放到線體的下一個工位，所以PLC邏輯編輯也是本文需要考慮的主要因素之一。接下來主要通過對動態BUFFER 系統的硬件組成、機器人技術包以及PLC功能塊三方面介紹在裝焊車間的應用情況。

1 硬件組成

該文主要采用了西門子公司提供的PLC 作為主控制單元，KUKA 公司提供的機器人并集成了戴姆勒開發的DYB 動態BUFFER 技術包，MURR 公司提供的MURR 模塊，西門子公司提供的人機界面EBF 屏以及線體商機加工制作的存儲區貨架。動態BUFFER 上每一個存儲位均有接近開關感應上面是否存儲工件，傳感器感應到的信號傳輸給MURR 模塊，MURR 模塊通過Profinet 通訊協議傳輸給PLC，PLC 接收到動態BUFFER當前的碼位信息后，會給機器人發送貨架的坐標信息，這樣機器人根據PLC 發來的坐標信息將抓起的工件放到BUFFER區域相應的位置進行存儲。當下一個工位沒有工件時，PLC會根據先進先出原則給機器人發送存儲區坐標信息，機器人收到信息后將相應BUFFER 區域位置的工件抓起并放到下一個工位。通過EBF 屏操作人員可以看到現場BUFFER 貨架上存放工件的具體信息，同時也可以對BUFFER 某一個位置是否存儲工件，存儲哪一種車型工件進行相應的設置。圖1 顯示的是動態BUFFER 系統的硬件組成圖。

2 機器人技術包

圖1 動態BUFFER 系統硬件組成

動態BUFFER 的實現主要依靠機器人作為執行機構，機器人的軌跡以及邏輯編程則是實現動態BUFFER 的重要組成部分。機器人編程主要基于戴姆勒開發研制的動態BUFFER技術包DAI_DYB，其主要包括DAI_DYB.DAT 文件和DAI_DYB.SRC 文件。根據工藝要求，該技術包涉及的動態BUFFER 參數變量均是在文件DAI_DYB.DAT 中進行定義與設置。表1 顯示的是關于該技術包所涉及的五類參數以及對應的功能描述。

表1 技術包涉及參數

動態BUFFER 機器人軌跡編程以及與PLC 之間關于BUFFER 位置信息交互主要依靠技術包中提供的DAI_DYB.SRC文件。根據上述介紹可以知道，動態BUFFER 系統主要是依靠PLC 接收到車身信息以及通過傳感器得知BUFFER 各個存儲位置信息，通過相應的邏輯判斷將結果信息傳輸給機器人，而連接PLC 與機器人的軟件接口主要是依靠DAI_DYB.SRC 文件中提供的技術包語句來實現的。表2 是DAI_DYB.SRC 文件中提供的動態BUFFER 所需要的技術包指令。

3 PLC 功能塊

動態BUFFER 所采用的PLC 功能塊是戴姆勒與西門子聯合編訂的FC4030 功能塊，其主要功能是管理動態BUFFER 的存儲情況，通過變量表設定的信息對動態BUFFER 的分區及管理進行明確的規定。外圍傳感器將BUFFER 位置信息傳輸給變量表，PLC 根據變量表收集的信息進行邏輯判斷，將判斷結果傳送給FC4030 功能塊相應的管腳，這樣PLC 將相應坐標信息傳輸給機器人，機器人根據收到的坐標值信息做出相應的動作。圖2 是FC4030 功能塊管腳信息。

表2 技術包涉及指令

圖2 FC4030 功能塊

該功能塊主要是通過3 個DB 塊來實現動態BUFFER 功能的，PLC 通過識別車型信息傳感器將車型信息傳輸給PLC中的DB_VaLi 中，該DB 塊主要存儲車型信息等變量參數，機器人將該件放到PLC 指定的BUFFER 位置上后，會在人機界面上BUFFER 的該位置顯示該工件車型信息；BUFFER 上的傳感器將信號傳輸給PLC 中，PLC 會根據相應的邏輯判斷將BUFFER 上需要放件的坐標位置傳輸給DB_PuLi 中，該DB 塊主要存儲機器人即將抓取或放件的坐標位置，當線體滿足機器人抓取或放件條件時，PLC 就會將DB_PuLi 中的坐標位置信息通過FC4030 傳輸給機器人，機器人就會按照相應的坐標信息去相應的BUFFER 位置抓取或放工件；在裝焊車間中，線體內的動態BUFFER 機器人有的只承擔從BUFFER 區域抓取工件的任務，有的承擔向BUFFER 區域放工件的任務，有的甚至承擔向BUFFER 區域放完工件后又從BUFFER 區域抓取工件放到下一個工位。針對上述情況，PLC 也會收集BUFFER 區域臨近工裝胎坐標位置并存儲到DB_EAPL 中。當機器人將工件放到相應BUFFER 位置后，在人機界中，BUFFER 區域各個位置顯示相應工件的車型信息，存放時間等信息。同時，在人機界面上，根據生產的實際需要，還可以手動選取機器人需要抓取指定車型工件。

4 結語

本文主要采用了機器人技術，PLC 技術以及戴姆勒開發出的技術包，并將動態BUFFER 成功的應用到了裝焊線體當中。通過PLC 準確的邏輯判斷，機器人快速的執行，BUFFER 區域合理的規劃，不僅大大提高了物流存儲效率，也節省了大量的人力，使得動態BUFFER 得到了更為廣泛的應用。