基于ERP信息管理的智能化焊接生產線物料配送控制系統設計

張 強，樊志鵬，王偉譞

（中車大連電力牽引研發中心有限公司，遼寧 大連 116000）

引言

近年來，我國社會經濟不斷發展，給汽車銷量帶來巨大的創新，汽車生產企業產能需求得到逐漸提高，給汽車制造生產線提出更大的挑戰。焊接生產線作為汽車制造生產線當中的重要環節，是提高產能與質量的重要方式，同時還能有效滿足消費者消費理念與需求，提升汽車銷售業績。除此之外，汽車制造業作為制造業當中的主要行業，如何實行智能化、自動化制造對于汽車行業具有非常重要的作用。

1 智能化焊接生產線的可行性分析

1.1 輸送方式研究

車輛焊接生產線作為生產的主要傳輸系統，是為了確保能有效完成pallet傳輸工作，便于維修人員進行后期維護，能有效降低機器故障率。該生產線主要利用GEOpallet與高速滾床傳輸原理，合理調整了車間和車身底板之間的傳輸途徑和效率。根據pallet工作位置不同性，將其有效輸送到目標位置，讓車體在焊接過程當中，能提高輸送效率和生產效率，現階段企業將滾床分為三種常見類型。其中第一類滾床具有升降功能，能對pallet進行精準定位，通常應用于后輪罩滾邊工位、VISION工位、CEO工位；第二類滾床不具備升降功能，通常利用編碼尺為基礎，來有效實施pallet定位功能，應用于機器人loading工位、補焊工位、機器人涂膠工位等；第三類滾床與第二類滾床性質相似，同樣不具有任何升降功能，但能合理控制pallet啟動、停止等功能，一般被應用于人工檢測工位、idle工位、空中pallet等生產線方面。

1.2 可編程控制器系統

當出現一些特殊要求時，企業可合理使用rockwell公司所生產的自動化控制系統。根據企業實際需求，來設計高效率的控制系統，再利用DeviceNet總線的方式來實現數據通信，DeviceNet總線控制網絡如圖1所示。

這種系統正常使用AB品牌的PLC，在應用于該類型工位時，可根據滿足企業實際要求，來編輯高效率程序結構，對故障維護、安全防護、物料傳輸等方面設計詳細的程序設置，將生產信息的詳細情況顯示在HMI上，有利于保證運行狀態。

1.2.1 硬件設計

硬件設計包含范圍較廣，如位置編碼器板卡、動態制動電阻、PF755變頻器、SEW高速比電器等。硬件設計的內部接線結構如下頁圖2所示。

1.2.2 電路接線設計

電機編碼器主要是通過控制信號來連接變頻器，而變頻器是控制輸出電流系數來進一步了解電機運行基本情況，從而有效控制電機閘門的關閉與開啟。

1.2.3 程序編寫

在程序編寫時，工作人員設計編碼器數字范圍，將準確值定義在0～5 100內，當pallet前進時，編碼器編號會出現0～5 100的數字，這種特殊的編碼方式被稱為count up。如果編碼器數字是由5100-0這種順序變化，可使用count Down方式，提高編碼效率。為了提高交接效率，有效解決前后滾床同時動作問題，可在編碼設備設置對前后滾床不相關計數值[1]。

1.2.4 安全防護

在焊接車間內，具有大量的操作人員、機器人、輸送設備交互行為，為了提高人員和設備安全性，要合理調整控制系統。由于控制系統內存在很多安全設備，如安全地毯、急停按鈕、安全門鎖和激光區域掃描器等[2]，一旦那件設備出現問題，都會給工作人員安全造成嚴重威脅。因此要選擇合適的SIL3.PLe安全等級，利用DeviceNet網絡與Ethernet網絡傳輸信號與安全信號，將常規設備與安全控制相融合，提高系統整體安全性，確保機操作人員安全。

1.2.5 功能設計

針對焊接生產線ERP信息管理要求，本文設計的生產線不僅具有基本的焊接配料組裝功能，還有生產監控管理、人力調配、物料管理三個主要功能。各功能實現主要通過生產線主體、軟件、電氣控制三者相互配合。其中生產線主體主要由物料傳送裝置和機器人及視覺檢測環節構成，電氣控制部分主要以三菱PLC為核心，軟件部分包含用戶端、生產端和管理端，監控裝置有PC機和人機界面。而生產監控是對生產過程的管理，在單元生產線上對生產操作的質量進行評價，并及時將產品質量情況傳輸到管理終端，再讓管理人員根據規定對各生產線進行維護管理。同時，生產監控功能通常是由多個設備合作進行，尤其是機器視覺系統，當機器人完成焊接工作后，再讓傳送帶將工件傳送到生產線末端的機器視覺處供圖像系統進行分析判斷并將質量信息上傳至PLC中，由PLC指示機器人下一步操作，這些數據也將由PLC處理后在管理端中顯示，供管理人員對生產線工況進行分析和管理。

1.3 工裝切換方案

現階段我國逐漸在嘗試突破傳統思路，設計多樣化工裝及時切換程序，人們將這種結構稱作OPENGATE，可給SDY工廠5+1個車型帶來專業數據，其主要是為工裝GATE帶來豐富的來車信息，等到所有工作車輛達到指定位置后，再利用工裝完成車輛焊接任務[3]。通過智能化方式實施GATE存儲是整個過程的關鍵點，同時對生產線進度提出了較高的要求，不能存在卡滯現象（如表1所示）。

表1 總拼工位設計對比

1.3.1 工裝底座和GATE定位

中央地板是為了將總成按照規定要求進行固定，還能應用于總拼工位尺寸調整，在這些方面都具有非常重要的意義。

1.3.2 導軌底座布局

底座布置一般會安裝在混凝腳板上，這種地腳板正常會使用固定OPENGATE的標準組件來構成，為了提高荷載均勻性，會在地板與地腳板間會增設環氧樹脂，在利用固定的化學螺栓與地腳螺栓進行固定[4]。

1.3.3 Y向移動軌道組件

移動軌道組件內含有多樣化部件，而導軌與齒條作為其中最重要環節，一般要使用螺栓固定在焊接部件，且在支架下安裝軸承滾輪，這種滾輪通常在固定C型導軌上滑動。而防旋轉組件是由兩個立式氣缸組成，這兩個氣缸能夠在移動當中，提高系統剛度[5]。

2 結語

我國目前正處于快速發展階段，人們對于需求質量提出更高的要求，車輛的品質受到很多人士關注，作為制造業當中的重要組成部門，汽車制造智能化是未來發展的必然趨勢。想要徹底實現汽車制造智能化，就需要豐富的科技技術，不能忽視設計階段的智能化問題，只能將所有程序合理智能化，才能真正意義上實現智能化設計。