电气自动化系统在生产线的实施与PLC现场模拟量参数PID控制

李 瑾，王 帅

（华晨宝马汽车有限公司 辽宁 沈阳 110020）

1 控制网络架构

汽车生产是一个复杂的项目，它与普通的机械制造时不同的，它的生产线集成化、复杂化程度高，同时还需要与其他汽车零部件生产配合，协调分工，汽车的生产有四大流程，流程图如图1。

图1 汽车制造四大流程

（1）冲压工艺主要是对汽车钣金的制造，将板材切割成符合设计的尺寸，在通过冲压成型形成需要的零件。

（2）焊装工艺主要是对汽车车身的焊接制造，形成一个初步的车身形状，这个阶段是汽车制造的主体。

（3）涂装工艺主要是对汽车的防腐蚀和装饰，专业性很强，具体流程也很复杂。

（4）总装工艺是对汽车的组装，包括车体、发动机、变速箱、等、车门等，是汽车生产的最后阶段。

对于汽车生产的四大车间之间的生产，需要网络进行连接，将现场的设备与办公室以及监控设备连接起来，形成一个网络系统，也就是对汽车生产的控制网络构架。

现场总线技术有很多种，例如Interbus总线、Proibus总线、DeviceNet总线，图2就是典型DeviceNe网络。

图2 典型的DeviceNet网络

Interbus总线是世界上汽车领域最早的总线，是一个非常适合汽车生产的总线，Proibus总线是一个广泛的使用总线，应用领域非常广，主要是用在自动化领域，DeviceNet总线是一个低成本的连接方式，将现场的设备（可以应用到限位开关、光电开关）构成一个通信网络。

2 现场电气控制系统

通过汽车涂装车间生产线对现场电气控制系统详细介绍：

（1）前处理电泳控制，这个生产工序是对汽车漆面和漆层的处理，主要的流程有检查、冲洗、预脱脂、脱脂、一水洗、二水洗、表调、磷化、一净水洗、二净水洗、三净水洗等等工序。

（2）喷漆控制系统，采用的为电喷装置，喷漆的分为人工与自动喷漆，工作室需要有排风装置。

（3）烘干控制系统，采用对流、辐射有机组合的烘干方式，通过这两个的结合可以避免温度提高的效率和热效低的缺点。

以上这些系统都通过PLC进行控制，通过按钮、传感器、模拟量对设计进行信息采集、通过输入模块到PLC的CPU模块，对信息进行处理，然后返回设备终端和控制室，最后对设备进行监控和控制。

例如对生产线上的旋转滚床的控制，滚床的动作顺序为后方滚床占位，旋转滚床为空位，两个同时启动至旋转滚床占位时候，旋转机构逆时针90°或者180°停机，当前方滚床空位，本滚床和前方滚床启动至前方滚床占本滚床空位时停，旋转机构顺时针90°或180°停机等待下一个循环。这个控制系统通过4个传感器和限位开关以及PLC控制程序实现的。

3 PLC现场模拟量参数PID控制

PLC设备模拟输入，即非隔离模拟电流/电压输入模块，它的作用是实现模拟信号转为数字信号，为了是为控制器提供控制，模块的接线方式有单端、差分和高速模拟式差分三种，同时PLC现场模拟量控制还可以实现过程报警、效率报警以及掉线检测。

PID是一个经典控制理论，结构简单，是早期的控制产品，这种控制方式在被控对象结构、参数难以把握，难以得到精确的数学模型时候应用最为方便，他可以根据对象的偏差，使用比例、积分等作出不同的调整，PID控制系统的公式如下，控制结构如图3。

式中：u（t）—控制器的输出值；

e（t）—预设值和采用值的差，即偏差值；

KP—比例系数；

Tf—积分时间常数；

TD—微分时间常数。

图3 PID控制结构

4 结论

对于工业现代化控制系统，计算机是一个基础，只有好的网络系统才能保证设备的正常通讯和控制，而汽车生产线中，总装车间和喷漆车间是最复杂的，他们的PLC系统应用最多，同时还包括传感设备、执行设备、以及监控仪表系统，只有将这些控制系统完美的结合起来，将设备实现高级自动化，才能保证汽车的生产质量好汽车使用寿命，对客户的人身安全有一个保证。

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