汽車生產線自動化控制系統(tǒng)
一、自動化生產線設計
自動化生產線主要負責車身總成的生產，下部線和主焊線是混線自動化生產線。
車身下部線完成發(fā)動機倉、前地板、后地板等總成零件的拼裝焊接工作，適應車身下部高強度的焊接要求。主要由27臺機器人完成焊接工作、零件抓取，整條線還包括自動化輸送懸鏈，零件緩存器。
主焊線主要是完成車身下部、側圍、頂蓋、包裹架等總成的拼裝焊接工作。由滾床、OPENGATE、和31臺機器人組成。
主焊線OP130工位為在線激光檢測系統(tǒng)，由4臺機器人帶動激光檢測系統(tǒng)，對車身尺寸關鍵點進行在線檢測。
二、電氣控制系統(tǒng)
自動化生產線共有兩個部分組成,分為車身下部線和主焊線,有5條空中輸送線,工藝流程為發(fā)動機倉、前地板、后地板分別由3條輸送線輸送至車身下部線，車身下部經空中輸送至主焊線，然后通過空中輸送線輸送至調整線。
整條生產線有車型識別系統(tǒng)一套，輥床一套、涂膠設備8套、COMAU機器人62臺，采用SICK的安全保護設備，采用帶有安全集成功能的CPU 416F-2的西門子PLC。控制部分的采用工業(yè)以太網和PROFIBUS（現(xiàn)場總線）連接，見圖控制部分示意圖。
控制部分示意圖
兩條自動化生產線和5條空中輸送線由CPU 416－2DP、CPU 315－2DP的13臺西門子PLC控制。PLC可向系統(tǒng)提供分析設備運行狀態(tài)和發(fā)生故障點的信息。每條生產采用1臺西門子人機界面PC870進行控制，通過自身的MPI接口與PLC連接，內部安裝西門子組態(tài)監(jiān)控軟件WINCC。整條生產線采用兩種總線模式，PLC與機器人間及PLC與I/O設備之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線進行通訊。PLC與PLC間的通訊全部采用西門子生產的CP443—1交換機進行通訊和數據交換。
機器人和人機界面采用PROFIBUS通訊協(xié)議，開關、電磁閥、按鈕、指示燈、I/O從站等全部采用現(xiàn)場總線，區(qū)域內PLC間的通訊通過DP/DP Coupler進行信號交換，區(qū)域間的PLC通過工業(yè)以太網進行通訊。這種總線的組合方式，節(jié)約了大量的接線工作，同時實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，過程狀態(tài)顯示、故障報警信息的顯示，使得整個系統(tǒng)操作簡便、維護方便、可靠性高。
三、點焊機器人系統(tǒng)
在汽車焊接工藝中，點焊占整車焊焊接的很大一部分，自動化生產線焊接系統(tǒng)主要由點焊機器人系統(tǒng)系統(tǒng)組成。點焊機器人系統(tǒng)包括機器人本體、機器人控制器、點焊控制器、自動電極修磨機、自動工具交換裝置、氣動點焊鉗、水氣供應的水氣控制盤等。
點焊機器人系統(tǒng)全部采用COMAU工業(yè)機器人及相關設備。這些點焊機器人通過控制系統(tǒng)可以進行車型的自動識別和切換。
焊接機器人
焊接機器人是典型的機電一體化高科技產品，功能強大、操作簡便。點焊機器人系統(tǒng)的控制方式是：由機器人控制柜通過通信網絡同生產線PLC西門子控制柜構成機器人焊接生產系統(tǒng)。機器人系統(tǒng)內的點焊控制器、自動電極修磨機、自動工具交換裝置、水氣控制盤等裝置由機器人控制。機器人系統(tǒng)根據上位PLC的車型信號輸入來調用對應的機器人焊接程序進行車身裝配焊接。
四、車型識別和生產管理系統(tǒng)
自動化生產線將自動化控制系統(tǒng),制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacture Execute System,MES)集成在一起形成生產線的管理系統(tǒng)。在前期，生產計劃輸入工控機計算機中，通過工控軟件推算出個人工上件點的上件點的生產計劃。通過以太網傳給PLC。后期對系統(tǒng)進行改造，自動化線能夠及直接接受MES系統(tǒng)的生產計劃。
M11和M12采用拉動式生產的方式進行，生產線接收MES系統(tǒng)的生產計劃。每個工位都有基于MOBY-Ⅰ形式的車型識別系統(tǒng)，車型識別系統(tǒng)載體安裝在每個滑橇上。每個工位將根據車型識別系統(tǒng)識別的信息自動進行焊接程序和焊接參數的切換。
在發(fā)動機艙總成工位是計劃安排的起點。在總成工位粘貼條形碼，確定車型信息。發(fā)倉被放置在轉運平臺上時，掃描設備掃描VIN碼信息傳送給PLC控制柜。控制柜根據接收的生產計劃確定機器人是否進行零件抓取，信息無誤時給機器人傳送信號，機器人執(zhí)行零件抓取。同時，將VIN碼信息傳遞給下一個工位。
主焊線第一個機器人設置VIN碼掃描點,并將信息寫到雪橇載體上，并將生產信息傳送給下個工位,第二個工位根據信息提前判斷功能,提前做好夾具、焊接參數、焊接程序的切換準備工作。當雪橇到達第二個工位時，設備讀取雪橇上的車型信息，并將從雪橇上讀取的信息同第一個工位傳遞的信息進行核對，核對正確的情況下，執(zhí)行程序。以此類推。
整條生產線有9臺抓件機器人，上件機器人具有兩種車型的識別能力，能根據生產計劃選擇相應車型的零件，一旦零件錯誤或缺少零件，該機器人停止工作并且報警，同時每個BUFFER上具備車型識別系統(tǒng)。
五、在線激光檢測系統(tǒng)
主線130為機器人激光檢測工位，由四臺機器人攜帶激光檢測傳感器組成，用來保證汽車精度而設立的，對M11.M12車身的252測量特性進行檢測。
Perceptron測量系統(tǒng)通過機器人上的激光傳感器采集車身實際尺寸，系統(tǒng)通過中轉器把數據傳輸到數據控制站進行分析和標準數據進行對照比較，尺寸出現(xiàn)超出工藝范圍，數據站立即發(fā)給PLC控制的生產線故障和報警信號，停止生產線，防止不合格車身流到下道工序。
激光檢測系統(tǒng)
六、安全系統(tǒng)
硬件配置：CPU 416F-2的西門子PLC, 光柵、急停按鈕、安全門、區(qū)域掃描儀等。
安全集成的輸入輸出信號作為過程的接口，可以直接連接單通道和雙通道的輸入輸出信號，例如急停按鈕和光柵。安全集成信號作為冗余信號內部連接在一起。采用故障安全的分布式輸入輸出系統(tǒng)使系統(tǒng)的安全工程配置被ROFIBUS-DP部件替代，包括急停開關設備的替換，保護門監(jiān)視裝置，雙手操作等等。
在程序塊中對工位的各種安全設備如急停、安全門、光柵進行邏輯控制，替代了傳統(tǒng)的安全繼電器控制方式；在程序中對各安全設備的邏輯處理主要通過三個程序模塊實現(xiàn)：光柵屏蔽數據功能模塊，急停屏蔽數據功能塊、安全門屏蔽數據功能塊。
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