AVI系統(tǒng)在涂裝車間的應(yīng)用及改進(jìn)

曹慶倫+秦有偉+吳王巖

[摘 要]本文介紹了AVI在南京汽車集團(tuán)涂裝車間應(yīng)用的基本系統(tǒng)組成，并列舉了多個(gè)AVI站點(diǎn)的功能：路由選擇、車體跟蹤、防錯(cuò)報(bào)警等等。極大提高了車間的自動(dòng)化水平，在同行業(yè)中具有一定的參考價(jià)值。AVI20是通過改造，在總線網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)AVI數(shù)據(jù)掃描站點(diǎn)，并編寫好相應(yīng)的程序。實(shí)現(xiàn)了車體數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別，并利用識(shí)別的數(shù)據(jù)做好聲光提示，自動(dòng)識(shí)別貼膜信息，有效避免了使用人工掛牌操作而容易失誤出錯(cuò)的方式。

[關(guān)鍵詞]汽車涂裝生產(chǎn)線 AVI 數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別 貼膜 聲光提示

中圖分類號(hào)：TD733 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）38-0392-02

0、前言

在現(xiàn)代化汽車廠的涂裝車間里，AVI系統(tǒng)已經(jīng)是運(yùn)用最為普遍的自動(dòng)化系統(tǒng)之一。涂裝AVI系統(tǒng)可以幫助汽車制造商降低人力成本、加強(qiáng)質(zhì)量管理、提高車間的自動(dòng)化水平，并為車輛的終身質(zhì)量追溯提供依據(jù)。因此，選擇合適的AVI系統(tǒng)解決方案來(lái)提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)是每個(gè)汽車制造商應(yīng)該考慮的問題。

1、AVI系統(tǒng)簡(jiǎn)述

1.1 系統(tǒng)概述

AVI系統(tǒng)全稱Automatic Vehicle Identification System，即車體自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

該系統(tǒng)使用ETHERNET+DEVICENET（以太網(wǎng)+設(shè)備網(wǎng)）兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PLC上層使用ETHERNET連接，包括系統(tǒng)服務(wù)器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、操作站等；PLC下層使用DEVICENET連接，包括天線、載碼體數(shù)據(jù)塊、BARCODE掃描槍和分布式I/O等。

具體數(shù)據(jù)流向如圖1：

1.2 系統(tǒng)功能

南京汽車集團(tuán)涂裝車間AVI項(xiàng)目，使用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：實(shí)時(shí)的車體信息查詢功能、路由功能、報(bào)表功能。

1.3 系統(tǒng)組成

天線及載碼體使用RFID產(chǎn)品，PLC使用原有的機(jī)運(yùn)PLC，系統(tǒng)是由服務(wù)器、客戶端、現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面、天線、載碼體等硬件結(jié)構(gòu)組成。車身信息存儲(chǔ)于各個(gè)橇體所安裝的載碼體上。

TAG載碼體使用美國(guó)Escort Memory System（EMS）公司的型號(hào)為 HMS-150HT（用于高溫環(huán)境）和HMS-150（用于非高溫環(huán)境）載碼體，分別適用于車間不同的工作環(huán)境環(huán)境。通信信號(hào)通過AVI站的天線進(jìn)行信息交換。

AVI控制器和天線，品牌為EMS。其中右側(cè)環(huán)形部分為天線，左側(cè)長(zhǎng)方形部分為控制器。

交換后的信息通過DeviceNet總線進(jìn)入PLC，PLC通過車間以太網(wǎng)最終送入上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和記錄。

現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面（HMI）作為現(xiàn)場(chǎng)與AVI系統(tǒng)的信息交互點(diǎn)，安裝在一些重要工位。全車間共安裝19套天線站，9個(gè)HMI。分布位置如表1：

2、AVI系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面說(shuō)明

2.1 畫面結(jié)構(gòu)

HMI控制面板設(shè)計(jì)畫面整個(gè)分為3部分，從上到下分別為標(biāo)題欄、聯(lián)鎖信號(hào)欄、主畫面。

標(biāo)題欄：左右兩側(cè)分別為手自動(dòng)狀態(tài)顯示和功能按鈕，中間部分紅色字體為報(bào)警信息，黃色字體為報(bào)警處理方法提示。

聯(lián)鎖信號(hào)欄：AVI系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)，各觸摸屏有所區(qū)別。

主畫面：主要內(nèi)容顯示，各畫面之間相互切換。

2.2 各畫面功能及操作

點(diǎn)擊 “車身監(jiān)控”按鈕，進(jìn)入程序流程界面。

點(diǎn)擊“最近10臺(tái)車車身信息”進(jìn)入最近車身信息查看界面。

點(diǎn)擊“手動(dòng)輸入車身信息”按鈕，進(jìn)入車身信息輸入界面。

其他主界面可能有所差別，但界面上的按鈕都是用于進(jìn)入對(duì)應(yīng)界面，沒有其他操作。

程序執(zhí)行過程中如果發(fā)生故障，可以根據(jù)故障提示，操作不同按鈕。

界面右側(cè)顯示當(dāng)前車身，每個(gè)站顯示信息根據(jù)實(shí)際情況有所不同。

當(dāng)需要手動(dòng)輸入車身信息時(shí)，先將信息填入對(duì)應(yīng)位置，然后點(diǎn)擊 “將車身信息寫入XX”按鈕，完成寫入。

3、車間AVI系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)操作及故障處理

3.1 AVI-1（從焊裝接收數(shù)據(jù)）現(xiàn)場(chǎng)故障處理

本站的功能是接收從焊裝傳來(lái)的車體信息，并將信息寫入前處理吊具中，過程完成要發(fā)送信息給廠MES系統(tǒng)。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)首先按照故障提示欄提示的內(nèi)容進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后點(diǎn)“重試按鈕”。

重試幾次仍不成功，轉(zhuǎn)至“車體信息輸入”頁(yè)面，對(duì)照車身?xiàng)l碼將信息輸入，確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕“將信息寫入AVI-01”，系統(tǒng)將自動(dòng)放車。

確認(rèn)天線出現(xiàn)故障時(shí)，點(diǎn)“重啟天線”進(jìn)行重新啟動(dòng)。

3.2 CopyStation 現(xiàn)場(chǎng)故障處理

系統(tǒng)中的CopyStation 包括AVI-2 & AVI-3，AVI-7 & AVI-8，AVI-9 & AVI-10

CopyStation設(shè)置在吊具和滑橇需要交接（車需要更換承載設(shè)備時(shí)）的地方，功能是將車體數(shù)據(jù)從吊具（或滑橇）拷貝到滑橇（或吊具）上。CopyStation在AVI系統(tǒng)中具有很重要的作用，可以保證車體在轉(zhuǎn)移的同時(shí)數(shù)據(jù)也同步轉(zhuǎn)移。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)首先按照故障提示欄提示的內(nèi)容進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后點(diǎn)對(duì)應(yīng)站的重試按鈕。

重試幾次仍不成功，轉(zhuǎn)至“車體信息輸入”頁(yè)面，對(duì)照車身?xiàng)l碼將信息輸入，確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕“將信息寫入”，系統(tǒng)將自動(dòng)放車。

確認(rèn)天線出現(xiàn)故障時(shí)，點(diǎn)“重啟天線”進(jìn)行重新啟動(dòng)。

當(dāng)因?yàn)樘厥庑枰獣簳r(shí)屏蔽AVI系統(tǒng)時(shí)，請(qǐng)將AVI操作站上的旋鈕旋轉(zhuǎn)至ByPass狀態(tài)，AVI系統(tǒng)即不再控線。

3.3 路由箱站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)故障處理

AVI-5，AVI-13，AVI-17為有路由箱的站點(diǎn)endprint

當(dāng)車到達(dá)某個(gè)滾床（例如AVI-5功能位置為HSG18）沒有選擇路由，系統(tǒng)將默認(rèn)去主線。車體到達(dá)滾床之前，路由可以任意更改，到達(dá)后再更改無(wú)效。

故障處理：

（1）按路由箱上的“重試”按鈕，系統(tǒng)將重新讀寫，成功后放車

（2）如果重試仍然不能放車，將“ByPass”旋鈕打一下再打回原位。

（3）注意，如果把“Bypass”旋鈕長(zhǎng)期選擇到“Bypass”模式，站點(diǎn)將會(huì)被切除。

3.4 機(jī)器人HMI站現(xiàn)場(chǎng)故障處理

（1）當(dāng)前面一個(gè)滑橇脫離機(jī)器人檢測(cè)開關(guān)時(shí)，AVI操作站柱狀燈綠燈閃爍，此時(shí)可以進(jìn)行掃描。任何情況下，當(dāng)綠色柱狀燈不閃爍時(shí)，掃描是無(wú)效的。

（2）當(dāng)由于無(wú)條碼或條碼錯(cuò)誤時(shí)，可以在HMI上的人工選擇界面或人工輸入界面進(jìn)行輸入。

（3）當(dāng)掃描不成功需要重新掃描時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏界面的重新掃描按鈕，然后掃描。

3.5 鎖緊解鎖站現(xiàn)場(chǎng)故障處理

AVI-1，AVI-2，AVI-3，AVI-10為鎖緊站或解鎖站。

鎖緊站：AVI系統(tǒng)讀出車體信息，判斷車型，當(dāng)判斷車型為需要鎖緊的車型時(shí)，向機(jī)運(yùn)發(fā)送“需要鎖緊”信號(hào)，機(jī)運(yùn)收到信號(hào)后將車鎖定在滑橇或吊具上。

解鎖站：AVI系統(tǒng)讀出車體信息，判斷車型，當(dāng)判斷車型為需要解鎖的車型時(shí)，向機(jī)運(yùn)發(fā)送“需要鎖緊”信號(hào)，機(jī)運(yùn)收到信號(hào)后將車解鎖。

當(dāng)車型信息判斷失敗（車型信息為空或不能識(shí)別時(shí)），AVI操作站黃色警示燈閃爍，此時(shí)人工在觸摸屏上選擇該車是否需要鎖緊。注意：當(dāng)車體到位時(shí)，鎖緊解鎖在觸摸屏上選擇才會(huì)有效。

4、AVI系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)

4.1 問題描述

隨著生產(chǎn)的不斷變化，產(chǎn)品的種類在不斷的豐富，車間每日的生產(chǎn)計(jì)劃中出現(xiàn)了大量的車門框不需要貼膜的“低端車”。以往的工作中由于不貼膜的車數(shù)量較少，不用貼膜的車子進(jìn)行掛牌識(shí)別，車子上貼膜線后操作工人通過對(duì)掛牌的識(shí)別不進(jìn)行操作直接放行。但隨著此類車數(shù)量增多，經(jīng)常出現(xiàn)漏掛標(biāo)示牌及貼膜操作工人在作業(yè)時(shí)錯(cuò)貼現(xiàn)象的發(fā)生，使得生產(chǎn)線變得很混亂。

4.2 問題及方案分析

掛牌識(shí)別由人工操作，出錯(cuò)率高，如果改用設(shè)備去保證，出錯(cuò)率低且降低人員的勞動(dòng)量。經(jīng)過分析決定使用AVI系統(tǒng)的路由識(shí)別功能，在貼膜線頭加裝一組新的AVI讀寫器，通過讀寫車身的貼膜信息進(jìn)行有效識(shí)別，并在生產(chǎn)線上加裝提示燈及蜂鳴器對(duì)車身是否貼膜進(jìn)行區(qū)分。

4.3 方案實(shí)施

4.3.1.對(duì)讀寫器天線進(jìn)行配置

將控制器通電（可直接連在DeviceNet上），通電后控制器自檢，指示燈亮。

將配置線串口端連在電腦串口上，九針口連在控制器的配置口上。

打開配置軟件Cobalt Dashboard，正確輸入設(shè)備類型選擇 COBALT HF（DeviceNet）、選擇電腦對(duì)應(yīng)得串口號(hào)Com及波特率，，點(diǎn)擊connect，連接上之后進(jìn)入節(jié)點(diǎn)配置界面。

首先在節(jié)點(diǎn)配置里修改Tag系列，本項(xiàng)目所用Tag全部是HMS系列的，所以選擇HMS series。然后設(shè)置DeviceNet節(jié)點(diǎn)地址，最后再進(jìn)入Read/Write頁(yè)面，進(jìn)行一下讀寫測(cè)試，一切正常，OK。

使用RSNetWork組態(tài)AVI-20 所在的機(jī)運(yùn)8區(qū)的Devicenet網(wǎng)絡(luò)，通過RsNetWorx配置控制器參數(shù)，并將控制器參數(shù)下載到控制器中。對(duì)控制器進(jìn)行組態(tài)，增加到Scanlist中，此時(shí)控制器就可以連接到DeviceNet總線上正常使用了。

4.3.2.現(xiàn)場(chǎng)PLC控制程序編寫

（1）編寫AVI-20主程序

套用及借鑒已有的AVI站點(diǎn)PLC程序編寫AVI-20主程序，添加車身貼膜識(shí)別的TAG項(xiàng)目CarWindowFilm（圖2），完善輸入及輸出點(diǎn)的填寫，并著重編寫流程子程序，車體識(shí)別子程序及亮燈子程序。

（2）控制流程

數(shù)據(jù)通過AVI天線讀寫器傳入地址RFID_20中存儲(chǔ)，

RFID_20再進(jìn)入AVI_Station20.CurrentInformation.CarWindowLilm變量之中方便比對(duì)。

變量中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中貼膜車對(duì)AVI_Jurge_Result置1，不貼膜置2，比較錯(cuò)誤置4。

所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類對(duì)待：置1位時(shí)亮綠燈、2位時(shí)亮黃燈4位時(shí)亮紅燈

具體工作流程圖如圖3

5、結(jié)束語(yǔ)

通過此AVI-20站點(diǎn)的加裝，將此AVI控制器和天線安裝于貼膜線進(jìn)口的滾床上，通過對(duì)車型數(shù)據(jù)比對(duì)的不同現(xiàn)場(chǎng)指示燈及蜂鳴器給出不同響應(yīng)。使得車身貼膜信息的目視化實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，避免了人工掛牌操作，防止人為因素的失誤。有效杜絕了貼膜的錯(cuò)貼漏貼現(xiàn)象的發(fā)生，減少了成本浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)中心編.可編程序控制器系統(tǒng).浙江大學(xué)出版社.2000.

作者簡(jiǎn)介

曹慶倫、男、助理工程師、1985年9月17日、本科學(xué)歷，現(xiàn)任南京汽車集團(tuán)有限公司涂裝生產(chǎn)部維修主管，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及保養(yǎng)，對(duì)涂裝現(xiàn)場(chǎng)的工藝及設(shè)備問題解決有一定經(jīng)驗(yàn)。endprint