安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應(yīng)用分析

黃初敏

摘 要：為控制汽車整體制造成本，切實(shí)保障汽車焊裝控制系統(tǒng)的安全性，當(dāng)前的汽車生產(chǎn)制造廠商都開始逐漸拋棄傳統(tǒng)的焊裝模式，逐漸過渡到高效化、智能化、安全化以及自動化的焊裝控制系統(tǒng)。鑒于此，本研究主要研究安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應(yīng)用，針對汽車焊裝自動化控制硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的探討，旨在為推動汽車焊裝自動化控制技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。

關(guān)鍵詞：安全總線；汽車焊接；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.007

隨著科學(xué)技術(shù)與信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，從而有效推動了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全面自動化提供了極為有利的條件。安全總線系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)踩夹g(shù)集成到標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)當(dāng)中，促使安全集成控制器能夠選擇相同的總線使得標(biāo)準(zhǔn)的I/O與安全故障I/O之間實(shí)施通信，保障舊的總線系統(tǒng)能夠與新興系統(tǒng)進(jìn)行整合，其能夠促進(jìn)焊裝車間控制系統(tǒng)軟件更易閱讀與維護(hù)，為汽車焊裝自動化控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

1 汽車焊裝自動化控制硬件系統(tǒng)分析

焊裝車間根據(jù)實(shí)際情況能夠劃分為幾個(gè)獨(dú)立的控制部分，比如根據(jù)同一平臺的生產(chǎn)線劃分成單獨(dú)的控制部分。在汽車焊裝自動化控制當(dāng)中，通過設(shè)備層、監(jiān)控層以及控制層的分開控制，分別在各個(gè)層次采用不同的軟硬件設(shè)施，分別實(shí)現(xiàn)不同的功能。

1.1 汽車焊裝設(shè)備層

設(shè)備層指的是PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中的現(xiàn)場電氣設(shè)施，比如機(jī)器人、無線射頻讀寫設(shè)施、激光區(qū)域掃描開光、光幕、掃描槍、遠(yuǎn)程模塊以及變頻器等。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，基于總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)集成自動化已經(jīng)逐漸發(fā)展成汽車焊裝自動化控制中的熱點(diǎn)技術(shù)：比如Interbus、Profibus以及DeviceNet等技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的推廣應(yīng)用。

1.2 汽車焊裝控制層

控制側(cè)是通過安裝在焊裝車間中的自動化生產(chǎn)線的PLC系統(tǒng)夠坦誠，比如，ANDON系統(tǒng)信息采集PLC控制系統(tǒng)、左/右側(cè)圍PLC控制系統(tǒng)、主頻線PLC控制系統(tǒng)以及地板線PLC控制系統(tǒng)等。汽車焊裝車間的PLC控制系統(tǒng)分布于各個(gè)不同的地方，而各個(gè)PLC控制系統(tǒng)則直接接入對應(yīng)地區(qū)的基于管理型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)當(dāng)中，以此來構(gòu)建冗余結(jié)構(gòu)，最后再介入到車間的監(jiān)控層當(dāng)中。

1.3 汽車焊裝監(jiān)控層

監(jiān)控層主要是通過安裝于車間中控室當(dāng)中ANDON系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器以及其他有關(guān)生產(chǎn)管理系統(tǒng)共同構(gòu)成。車間監(jiān)控管理系統(tǒng)主要具有上位監(jiān)控與管理的作用。生產(chǎn)車間監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器通過直接接收來自廠級MEC（Manufacturing Execution System）制定的計(jì)劃，然后各個(gè)生產(chǎn)線則根據(jù)該計(jì)劃來完成自身的生產(chǎn)任務(wù)。然后，生產(chǎn)車間監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器再將現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)情反饋給廠級的MES系統(tǒng)，然后廠級EMS系統(tǒng)再將各種信息進(jìn)行匯總分析，針對各個(gè)生產(chǎn)車間進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)。

1.4 汽車焊裝安全總線

基于當(dāng)前汽車焊裝的實(shí)際情況，全球幾家大規(guī)模的自動化系統(tǒng)公司，比如Rockwell、Siemens等，通過與幾家傳感器生產(chǎn)公司進(jìn)行深層次的合作，比如OMRON、SICK等，共同研發(fā)了具有良好兼容性與開放性的安全總線控制系統(tǒng)，比如Interbus Safety、PROFIsafe以及DeviceNetSafety等。標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)與安全總線系統(tǒng)之間的區(qū)別主要在于通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的差異性。安全總線系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠把安全的PLC與標(biāo)準(zhǔn)PLC這兩個(gè)系統(tǒng)集成到一個(gè)安全集成的PLC當(dāng)中，然后利用一條物理總線支持標(biāo)準(zhǔn)的I/O通信與故障安全I(xiàn)/O通信，使得在達(dá)到相同安全等級的先決條件下，有效節(jié)約了一套PLC硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及安裝調(diào)試方面的工作量，同時(shí)還能夠有效簡化安全方面的安裝布線工作。安全設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)直接連接到安全集成PLC帶安全協(xié)議的現(xiàn)場總線的安全I(xiàn)/O中，并且連接極為便捷，能夠快速構(gòu)建一個(gè)安全性較高的控制系統(tǒng)[2]。針對安全總線系統(tǒng)來說，我國已經(jīng)有許多汽車焊裝車間在進(jìn)行嘗試。而安全總線控制系統(tǒng)的大范圍推廣，能夠進(jìn)一步推動焊接自動控制技術(shù)的發(fā)展。

2 汽車焊裝自動化控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車焊裝車間自動化系統(tǒng)主要通過硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同構(gòu)建，兩者之間屬于相輔相成、共同發(fā)展的關(guān)系，其在汽車焊裝環(huán)節(jié)當(dāng)中都具有至關(guān)重要的作用與地位?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外大部分汽車焊裝自動化系統(tǒng)的變成模式主要包含結(jié)構(gòu)化變成模式與模塊化變成模式。

2.1 結(jié)構(gòu)化編程模式

盡管汽車的焊裝線存在差異性，然而其本身的功能結(jié)構(gòu)單元都是統(tǒng)一的，基于上述這個(gè)特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)化編程模式正好適用了這個(gè)特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)化編程模式能夠有效提升程序結(jié)構(gòu)的可讀性與統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)便捷的針對汽車焊裝自動化控制系統(tǒng)實(shí)施有效的維護(hù)與修改。不同的汽車廠家對于PLC程序的樹狀結(jié)構(gòu)要求也不一樣，各汽車廠家僅有自身內(nèi)部一致。

2.2 模塊化編程模式

汽車焊裝車間內(nèi)每條焊裝線的組成和作用各不相同，但它們之間無論是設(shè)備還是運(yùn)行方式，卻有很多類似的地方。模塊化編程方式利用設(shè)備和運(yùn)行方式之間存在相同變量這一特點(diǎn)，簡化了程序編輯工作量，加強(qiáng)了程序的統(tǒng)一性，優(yōu)化了程序的可讀性。模塊化編程通過用戶自定義數(shù)據(jù)類型方式，讓變量編輯進(jìn)行變量定義；把同樣的處理程序用 PLC 程序編制做成功能模塊，依照I/O變量的差異調(diào)用相同功能模塊，進(jìn)行編程[3]。

3 結(jié)語

安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應(yīng)用，不僅可以有效提升汽車的焊裝效率，從而有效提升車身的焊接質(zhì)量；與此同時(shí)，其也能夠有效推動汽車焊裝車間朝著智能化控制、分散化控制以及網(wǎng)絡(luò)化控制的趨勢發(fā)展。汽車焊裝車間自動化控制系統(tǒng)采用模塊化的編程方式，能夠加大減少程序的編程量，減少程序開發(fā)的相應(yīng)時(shí)間，從而有效提升程序的重用性與移植性，真正推動汽車焊裝自動化控制的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐小劍.汽車白車身車門焊裝線設(shè)計(jì)分析及機(jī)器人仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海工程技術(shù)大學(xué)，2014.

[2]鄭聯(lián)語，高浩，吳約旺.白車身焊裝生產(chǎn)線數(shù)字化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用[J].汽車零部件，2015（05）：24-29.

[3]聶松，王強(qiáng)，李波.基于工業(yè)以太網(wǎng)的OPC通訊技術(shù)應(yīng)用——焊裝自動化線信息目視化系統(tǒng)[J].科技資訊，2012（05）：31.