总装生产线的电气控制系统

陈 浩 ，王恩鹏

（华晨宝马汽车有限公司 辽宁 沈阳 110044）

总装生产线的电气控制系统

陈 浩1，王恩鹏2

（华晨宝马汽车有限公司 辽宁 沈阳 110044）

我国的汽车行业发展非常迅速，在世界的占有量非常巨大，而汽车制造业也引进一些先进科技技术，生产线自动化水平非常高，同时运行稳定，在汽车总装生产线设计上，怎样将每个工序串联上，输送系统怎样发挥作用，整体生产线的电气控制系统的研究，PLC系统与生产线的结合，在设计上都需要去优化提高。

传输系统；电气控制系统；PLC系统

1 输送系统

在汽车生产厂，总装生产线是汽车最后的生产工序，它是将汽车零件进行总体装配，组装成一个完整的汽车，如图1。

图1 总装生产线

输送系统是总装生产线上一个不可或缺的环节，它是完成自动化生产的必要因素，它的水平可以影响汽车总装的自动化程度，在大批生产汽车的情况下，需要保证它的可靠性、稳定性。

总装生产线上的输送系统是从涂装车间完成后一直到整车下线，在整个生产线上包括车身储存线(涂装立体运输库)、内饰一线（地面滑撬运输线）、翻转吊具线、内饰二线（推板运输线）、重载吊具运输线、底盘线、车门线、ED发动机线、仪表盘线、F1尾线板链运输线和F2尾线板链调整线。其中门线、仪表盘线、ED发动机线为辅助线。

对于输送系统的硬件上需要根据生产纲领、工件重量和生产节拍进行输送机测型号选择，整个生产线上根据生产需要是选择需要对汽车进行分类储存还是需要识别、计数，这些都是需要输送系统的组成要素，例如表1就是内饰一线输送系统设计参数。

表1 内饰一线输送系统设计参数

输送系统的工艺流程为汽车完成涂装后进入总装车间，进入总装车间是通过地面滑撬系统运输的，这个系统内包含对车身升降系统和悬链定位器，车身是通过悬链推杆来离开装载工位，储存线内可以对汽车进行分配，根据总装车间的生产情况可以将漆后车身进行停止等待，也可以直接进入车间组装，不需要储存车间的存储，内饰一、翻转吊具线、二线是完成对汽车内饰的组装。

2 电气控制系统

汽车电气控制系统是由工业以太网、现场总线和PLC组成，以太网是属于计算机局域网，是将总装生产线现场自动化系统相连接，是起到通信的作用，现场总线是控制现场设备双向数字通信的系统，PLC系统是完成对总装生产线的控制，控制点数非常高，完成对整个生产的自动化控制。

系统上可以划分为管理层、控制层、设备层，总装车间的网络控制示意图如图2所示。

图2 总装车间管理层、控制层、设备层网络控制示意图

电气控制系统中的主要设备包括西门子400系列PLC主机（416F-3PN/DP为主）、24VDC输入、输出模块、以太网处理器、IP67输入、输出模块、识别系统、终端显示器、变频器、传感器、segment-controller、安全PFFHM31安全控制器、PN/PN coupler等。

在总装车间电气控制系统中，如：ET200S、变频器、各种控制器等底层设备通过profinet和SCLANCE X224与PLC进行周期性地自动交换数据。而SEW系统也有自己的CANBUS控制系统通讯，由HM31动态黑马采集现场翻转吊具各种安全信号，然后通过先进的微波轨道信号传给西门子的SCALANCE W700。然后给静态黑马和segment-controller。控制吊具的行走、升降及翻转动作。但最终也通过profinet与PLC进行数据周期性的通讯。相邻区域PLC之间则通过PN/PN coupler控制器实现数据交换。而整个总装车间的通讯是由车间的工业以太网实现的。

总装车间的电气控制线路采用三项五线制，分别为L1、L2、L3、N、PE这五线，电压为380V、频率为50HZ的供电方式。

车身进入储存线时候需要电气控制系统发出占位信号，显示有空位子，这时候电磁体通电，停止器打开，可以将车身通过，车身进去通道后，没经过通道内感应器都需要发出信号，然后系统检测信号，识别车身代码，最终将车身运输到指定位置。

对于总装车间的升降机控制系统，升降机的动作控制为启动、低速、高速、低速、停止这几个过程控制，控制系统没两个低速过程控制完成的动作是将车身进行起吊，而对于这个电气控制系统需要添加限位条件，需要检测小车进入升降机的条件，需要传动开关在安全的状态下，同时升降机内的传感器检测无小车占位，升降机入口的停止器已经封锁。

3 PLC系统

PLC系统是总装车间控制系统的核心，是完成对现场信号的采集、处理、指令输出的系统，所编写的程序需要满足输送工序、还要保证转接顺利。

以内饰二推板线为例，推板的运行由PLC发布命令指挥SEW的MOVIDRIVE MDX61B系列变频器驱动电机行走。

现场有菲尼克斯接近传感器、SICK光电开关及增量编码器、绝对值编码器等电气元件采集推板实时数据给ET200S分站。分站通过profinet通讯反馈给PLC，构成一个完整的闭环回路。另外一些关键的安全区域安装有SICK安全扫描仪，扫描仪信号最终也进入PLC。这些信号进入PLC进行计算分析后给出系统运行指令，提高了自动化生产的安全可靠性。

PLC系统与总装生产线上的工序一样，每个工序都需要进行编程，所以需要10个编程程序，图3为车身储存控制系统主界面。

图3 车身储存控制系统主界面

这个控制系统需要对各输送线、升降机、读写站运行等进行控制，需要显示设备的状态，故障时候显示故障代码及系统交接设备的运行状态，完成对连接工序的控制。

4 结语

我国国内自主生产的汽车，发展中由整车进口到自主研发的历程，现在也具有自己独立的先进技术，这样就对国内生产线的输送设备和自动控制系统要求严格，有些生产线还需要依赖国外技术，引进国外设备，这样就需要设计人员去研发提升，将PLC技术、网络技术与自动化生产线完美结合，使汽车生产线技术水平和安全技术得到提高，将我国汽车制造业跨入国际先进行列内。

[1]赵继文.传感器与应用电路设计.[M].北京：科技出版社，2002.

U468.2 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）02-0052-02