1.汽車總裝線系統(tǒng)構(gòu)成與要求
汽車總裝線由車身儲(chǔ)存工段、底盤裝配工段、車門分裝輸送工段、最終裝配工段、動(dòng)力總成分裝、合裝工段、前梁分裝工段、后橋分裝工段、儀表板總裝工段、發(fā)動(dòng)機(jī)總裝工段等構(gòu)成。
車身儲(chǔ)存工段是汽車總裝的第一個(gè)工序，它采用ID系統(tǒng)進(jìn)行車身型號(hào)和顏色的識(shí)別。在上件處，由ID讀寫器將車型和顏色代碼寫入安裝在吊具上的存儲(chǔ)載體內(nèi)，當(dāng)?shù)蹙哌\(yùn)行到各道岔處由ID讀寫器讀出存儲(chǔ)載體內(nèi)的數(shù)據(jù)，以決定吊具進(jìn)人不同的儲(chǔ)存段。出庫(kù)時(shí)，ID讀寫器讀出存儲(chǔ)載體內(nèi)的數(shù)據(jù)，以決定車身送到下件處或重新返回存儲(chǔ)段。在下件處，清除存儲(chǔ)載體的數(shù)據(jù)。在上下線間，應(yīng)在必要的地方增加ID讀寫器，以確定車身信息，防止誤操作。采用人機(jī)界面以分頁(yè)顯示該工段各工位的運(yùn)行狀況，車身存儲(chǔ)情況、飽和程度、故障點(diǎn)等信息。
總裝線的所有工段都分為自動(dòng)操作和手動(dòng)操作兩種形式。自動(dòng)時(shí)，全線由PLC程序控制;手動(dòng)時(shí)，操作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。整條線在必要的工位應(yīng)有急停及報(bào)警裝置。
整個(gè)系統(tǒng)以三菱PLC及現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link為核心控制設(shè)備，采用接近或光電開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的位置，調(diào)速部分采用三菱FR-E500系列變頻器進(jìn)行控制，現(xiàn)場(chǎng)的各種控制信號(hào)及執(zhí)行元件均通過(guò)CC-Link由PLC進(jìn)行控制。
2.系統(tǒng)配置
汽車總裝線的系統(tǒng)配置如圖1所示。
圖1 汽車總裝線的系統(tǒng)配置
3.系統(tǒng)功能
本總裝線電控系統(tǒng)總體上采用“集中監(jiān)管，分散控制”的模式，整個(gè)系統(tǒng)分三層，即信息層、控制層和設(shè)備層。
信息層由安裝在中央控制室的操作員站和工程師站構(gòu)成，操作站的主要作用是向現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況和故障信息等進(jìn)行收集監(jiān)控;工程師站的主要作用是制定生產(chǎn)計(jì)劃、管理生產(chǎn)信息。它們的連接采用通用的Ethernet，并通過(guò)安裝在MELSECNET/10網(wǎng)主站PLC上的Ethernet模塊實(shí)現(xiàn)與設(shè)備控制層各PLC間的數(shù)據(jù)交換。在必要的時(shí)候，可以通過(guò)工程師站與管理層的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，使得管理者可以在辦公室對(duì)所需要的信息進(jìn)行查閱。
控制層采用三菱的MELSECNET/10網(wǎng)，將總裝線各工段上(除前橋和后橋分裝工段外)的8套Q2AS PLC相連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。它具有傳輸速度高(10Mbps)、編程簡(jiǎn)單(無(wú)需專用網(wǎng)絡(luò)指令)、可靠性高、維護(hù)方便、信息容量大等特點(diǎn)。車身儲(chǔ)存工段采用一臺(tái)三菱 A975GOT人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)該工段現(xiàn)場(chǎng)信息的高速響應(yīng)。
設(shè)備層采用四套CC-Link，分別掛在車身儲(chǔ)存工段、底盤裝配工段、車門分裝儲(chǔ)存工段和內(nèi)飾工段的PLC上。CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線具有傳輸速度高(最高10Mbps)、傳輸距離長(zhǎng)(1200m)、設(shè)定簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)方便、成本低等特點(diǎn)。它通過(guò)雙絞線將現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、泵、閥、ID讀寫器、變頻器及遠(yuǎn)程I/O等設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了分散控制集中管理。這樣變頻器的參數(shù)、報(bào)警信息等數(shù)據(jù)不但可以方便地由PLC進(jìn)行讀寫，而且可由上位機(jī)和GOT通過(guò)PLC方便地進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)調(diào)整。使用ID讀寫器容易進(jìn)行車體跟蹤，減少了信息交流量，使生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高度柔性化，并且有效地提高了自動(dòng)化程度，節(jié)省人力資源。
4.系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
(1)保持穩(wěn)定的自動(dòng)化生產(chǎn) 本系統(tǒng)內(nèi)的任何設(shè)備發(fā)生故障，都不會(huì)影響其他操作、過(guò)程、設(shè)備的運(yùn)行。即使此系統(tǒng)中的任何一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障，甚至掉線，僅僅故障發(fā)生處的設(shè)備不能進(jìn)行自動(dòng)操作，其他所有設(shè)備都將連續(xù)工作。當(dāng)故障排除后，設(shè)備能夠自動(dòng)動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行而不需將整條生產(chǎn)線重新上電。
(2)確保產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)收集并監(jiān)控，并根據(jù)這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)可進(jìn)行必要的修補(bǔ)操作。這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)(包括產(chǎn)品的質(zhì)量信息)被保存在上位機(jī)中，并由上位機(jī)進(jìn)行管理。
(3)維護(hù)方便 MELSECNET/10網(wǎng)和CC-Link具有方便直觀的維護(hù)功能，便于查清故障發(fā)生點(diǎn)及其原因，可迅速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。上位機(jī)實(shí)時(shí)收集故障發(fā)生的原因、時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，為以后的維護(hù)提供參考。
(4)提高系統(tǒng)的柔性 對(duì)操作內(nèi)容及設(shè)備的增加或改變的靈活響應(yīng)是這個(gè)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。MELSECNET/10網(wǎng)和CC-Link具有預(yù)留站的功能以及Q2AS PLC獨(dú)特的結(jié)構(gòu)化編程的理念，均可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)內(nèi)容改變的靈活響應(yīng)。
(5)節(jié)省人力資源 系統(tǒng)較高的自動(dòng)化程度有效地節(jié)省了人力資源，并極大地改善了操作者的工作環(huán)境。
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