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罗克韦尔基于DeviceNet总线的汽车生产系统

2012-07-17 10:07
林契于宸
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  一、引言

  DeviceNet现场总线是世界一流的自动化控制和信息解决方案供应商——美国罗克韦尔自动化(RockwellAutomation)公司推出的最优的工业控制网络技术——NetLinx的底层网络。DeviceNet具有开放、低价、可靠、高效的优点,特别适合于高实时性要求的工业现场的底层控制。

  DeviceNet现已成为国际标准IEC62026-3(2000-07)低压开关设备和控制设备—控制器-设备接口,也已被列为欧洲标准EN50325。此外,DeviceNet实际上是亚洲和美洲的设备网标准。DeviceNet得到了世界各地众多制造商的支持,已经注册的符合DeviceNet规范的产品有数千种,实际应用的DeviceNet节点设备已达数百万个。在北美和日本,DeviceNet在同类产品中占有最高的市场份额,在世界其它各地也呈现出了强劲的发展势头。

  DeviceNet进入我国虽然比较晚,但因其突出的优点而受到了我国有关部门和单位的高度重视。2002年10月8日,DeviceNet被批准为中国国家标准GB/T18858.3—2002,并于2003年4月1日开始实施,从而进一步推动了DeviceNet现场总线技术在我国的推广与应用。

  DeviceNet可广泛应用于各行各业,以中国的汽车工业为例,DeviceNet已应用于一汽-大众汽车有限公司的AUDIA6、BORAA4、JETTA的焊装生产线、总装生产线,张家港牡丹汽车厂的焊装生产线、总装生产线,青岛颐中汽车厂的涂装生产线,长春客车厂转向架涂装线,哈飞汽车厂的焊装生产线、涂装生产线、总装生产线,等等。本文介绍DeviceNet在一汽-大众BORAA4总装生产线的应用。

  二、总装生产线设计目标

  一汽-大众BORAA4总装生产线的设计是根据中国第一汽车集团公司发展规划、对原总装生产线的设备及控制系统进行技术改造的项目,设计目标是满足BORAA4和JETTA两种车型混线生产的要求,以达到生产节拍90s/辆、年产十五万辆的生产能力。总装生产线工艺设计采用国际上先进的模块化工艺装配技术以及多种车型混线生产的柔性生产线技术,并配备高效、可靠、维护方便的控制系统,以提高整车装配质量。

  BORAA4生产线工艺流程由存储区、工件装配区、升降区、检修区、检测区、下线区组成。机械化生产线系统包括整车装配线(工艺链,由多台电机驱动)、车身输送线(积放链)、储备线(积放链)、升降机等。其中,停止器22个、推车机10个、道岔6个;电机的驱动与控制均要求变频调速;现场被控设备数量多且具有高度的分散性:I/O点约2600个、长度达3000m。

  为了满足生产线的设计要求并尽量节约成本,在充分利用原有设备及线路的前提下,对原有的输送系统重新进行了更为合理的布置;在各线之间的转线处均加装推车机,避免了转线故障;采用新型平衡轨系统,使生产线的运行平稳、可靠,减轻了工人的劳动强度;将轿车靠模轨下线改为升降机下线,为整个轿车装配线增加了两个工位;增加了机械手装配工位。

  生产线原控制系统是在多年前设计的,采用的是传统的PLC集中控制,系统控制精度低,操作不便;所有的数字量与模拟量I/O点均从PLC柜内接线,导线用量大、布线复杂、故障率高,给现场维护带来了诸多不便,严重地影响了生产,已不适应现代企业的生产要求。因此,必须设计一种性能优异的新型控制系统,这是保证生产线达到预定设计目标的关键。

  2.1控制系统

  在分析比较了各种不同的控制方案后,决定采用以DeviceNet为底层网络的现场总线控制系统,如图1所示。DeviceNet网络上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关等,输出设备有指示灯、控制阀、变频器等。系统通过ControlNet实现不同PLC之间的互相通信,完成在中央控制室的监视、控制、故障报警、管理信息交换等功能。

  图2为系统中所用的罗克韦尔自动化公司的可编程控制器PLC-5/80C的硬件配置(其自身有内置的远程I/O(RIO)和ControlNet接口)。由于系统中控制的点数多、线路长,因此用了6个1771-SDN扫描器,共12条DeviceNet网络与被控设备相连。12条DeviceNet网络分别命名为1DN1、1DN2、2DN1、2DN2、3DN1、3DN2、4DN1、4DN2、5DN1、5DN2、6DN1、6DN2。其中,1DN1控制生产线上的所有14台变频器;1DN2控制生产线上的所有FlexI/O节点,FlexI/O所连接的大部分设备是原总装生产线上不能直接连接到DeviceNet网络上的设备;2DN1控制车身输送线(积放链);2DN2控制储备线(积放链);3DN1和3DN2控制另一条储备线(积放链);4DN1至6DN2控制整车装配线(工艺链)。整车装配线的工艺非常复杂,由153个工位组成,主要控制功能有工艺急停、与其它设备连锁等;主要设备有底盘打号机、天窗装配机械手、涂胶机械手、装配机械手、风挡玻璃涂胶机器人、驾驶系统控制模块、动力总成、检测装置等。系统共有200多个节点。

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