安全总线在汽车焊装自动化控制中的应用分析

黄初敏（东风柳州汽车有限公司,广西 柳州 545005）



安全总线在汽车焊装自动化控制中的应用分析

黄初敏
（东风柳州汽车有限公司,广西 柳州 545005）

摘 要：为控制汽车整体制造成本，切实保障汽车焊装控制系统的安全性，当前的汽车生产制造厂商都开始逐渐抛弃传统的焊装模式，逐渐过渡到高效化、智能化、安全化以及自动化的焊装控制系统。鉴于此，本研究主要研究安全总线在汽车焊装自动化控制中的应用，针对汽车焊装自动化控制硬件系统与软件系统进行了详尽的探讨，旨在为推动汽车焊装自动化控制技术的发展贡献自己的绵薄之力。

关键词：安全总线；汽车焊接；自动化

随着科学技术与信息化技术的不断发展，其在各行各业中的应用越来越广泛，从而有效推动了现代工业的发展，为工业生产实现全面自动化提供了极为有利的条件。安全总线系统的应用能够将安全技术集成到标准控制系统当中，促使安全集成控制器能够选择相同的总线使得标准的I/O与安全故障I/O之间实施通信，保障旧的总线系统能够与新兴系统进行整合，其能够促进焊装车间控制系统软件更易阅读与维护，为汽车焊装自动化控制打下了坚实的基础[1]。

1 汽车焊装自动化控制硬件系统分析

焊装车间根据实际情况能够划分为几个独立的控制部分，比如根据同一平台的生产线划分成单独的控制部分。在汽车焊装自动化控制当中，通过设备层、监控层以及控制层的分开控制，分别在各个层次采用不同的软硬件设施，分别实现不同的功能。

1.1 汽车焊装设备层

设备层指的是PLC控制系统当中的现场电气设施，比如机器人、无线射频读写设施、激光区域扫描开光、光幕、扫描枪、远程模块以及变频器等。随着现代化工业的不断发展，基于总线技术的网络集成自动化已经逐渐发展成汽车焊装自动化控制中的热点技术：比如Interbus、Profibus以及DeviceNet等技术已经获得了广泛的推广应用。

1.2 汽车焊装控制层

控制侧是通过安装在焊装车间中的自动化生产线的PLC系统够坦诚，比如，ANDON系统信息采集PLC控制系统、左/右侧围PLC控制系统、主频线PLC控制系统以及地板线PLC控制系统等。汽车焊装车间的PLC控制系统分布于各个不同的地方，而各个PLC控制系统则直接接入对应地区的基于管理型的工业以太网交换机当中，以此来构建冗余结构，最后再介入到车间的监控层当中。

1.3 汽车焊装监控层

监控层主要是通过安装于车间中控室当中ANDON系统服务器、监控管理系统服务器以及其他有关生产管理系统共同构成。车间监控管理系统主要具有上位监控与管理的作用。生产车间监控管理系统服务器通过直接接收来自厂级MEC(Manufacturing Execution System)制定的计划，然后各个生产线则根据该计划来完成自身的生产任务。然后，生产车间监控管理系统服务器再将现实的生产实情反馈给厂级的MES系统，然后厂级EMS系统再将各种信息进行汇总分析，针对各个生产车间进行相应的协调。

1.4 汽车焊装安全总线

基于当前汽车焊装的实际情况，全球几家大规模的自动化系统公司，比如Rockwell、Siemens等，通过与几家传感器生产公司进行深层次的合作，比如OMRON、SICK等，共同研发了具有良好兼容性与开放性的安全总线控制系统，比如Interbus Safety、PROFIsafe以及DeviceNetSafety等。标准总线系统与安全总线系统之间的区别主要在于通信协议标准的差异性。安全总线系统的应用，能够把安全的PLC与标准PLC这两个系统集成到一个安全集成的PLC当中，然后利用一条物理总线支持标准的I/O通信与故障安全I/O通信，使得在达到相同安全等级的先决条件下，有效节约了一套PLC硬件系统、软件系统以及安装调试方面的工作量，同时还能够有效简化安全方面的安装布线工作。安全设施能够实现直接连接到安全集成PLC带安全协议的现场总线的安全I/O中，并且连接极为便捷，能够快速构建一个安全性较高的控制系统[2]。针对安全总线系统来说，我国已经有许多汽车焊装车间在进行尝试。而安全总线控制系统的大范围推广，能够进一步推动焊接自动控制技术的发展。

2 汽车焊装自动化控制软件系统设计

汽车焊装车间自动化系统主要通过硬件系统与软件系统共同构建，两者之间属于相辅相成、共同发展的关系，其在汽车焊装环节当中都具有至关重要的作用与地位。现阶段，国内外大部分汽车焊装自动化系统的变成模式主要包含结构化变成模式与模块化变成模式。

2.1 结构化编程模式

尽管汽车的焊装线存在差异性，然而其本身的功能结构单元都是统一的，基于上述这个特点，结构化编程模式正好适用了这个特点。结构化编程模式能够有效提升程序结构的可读性与统一性，实现便捷的针对汽车焊装自动化控制系统实施有效的维护与修改。不同的汽车厂家对于PLC程序的树状结构要求也不一样，各汽车厂家仅有自身内部一致。

2.2 模块化编程模式

汽车焊装车间内每条焊装线的组成和作用各不相同，但它们之间无论是设备还是运行方式，却有很多类似的地方。模块化编程方式利用设备和运行方式之间存在相同变量这一特点，简化了程序编辑工作量，加强了程序的统一性，优化了程序的可读性。模块化编程通过用户自定义数据类型方式，让变量编辑进行变量定义；把同样的处理程序用 PLC 程序编制做成功能模块，依照I/O变量的差异调用相同功能模块，进行编程[3]。

3 结语

安全总线在汽车焊装自动化控制中的应用，不仅可以有效提升汽车的焊装效率，从而有效提升车身的焊接质量；与此同时，其也能够有效推动汽车焊装车间朝着智能化控制、分散化控制以及网络化控制的趋势发展。汽车焊装车间自动化控制系统采用模块化的编程方式，能够加大减少程序的编程量，减少程序开发的相应时间，从而有效提升程序的重用性与移植性，真正推动汽车焊装自动化控制的发展。

参考文献：

[1]徐小剑.汽车白车身车门焊装线设计分析及机器人仿真关键技术研究[D].上海工程技术大学,2014.

[2]郑联语,高浩,吴约旺.白车身焊装生产线数字化夹具设计系统开发及应用[J].汽车零部件,2015(05):24-29.

[3]聂松,王强,李波.基于工业以太网的OPC通讯技术应用——焊装自动化线信息目视化系统[J].科技资讯,2012(05):31.

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