工業(yè)以太網(wǎng)在噴涂自動生產(chǎn)線管理中的應(yīng)用

徐龍艷，文元雄

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院,湖北 十堰 442002）

工業(yè)以太網(wǎng)在噴涂自動生產(chǎn)線管理中的應(yīng)用

徐龍艷，文元雄

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院,湖北 十堰 442002）

對東風(fēng)汽車公司某涂裝車間生產(chǎn)線的以太網(wǎng)通信設(shè)計進行描述。主要闡述了連接中央控制室的服務(wù)器和控制噴涂機的三菱PLC之間的以太網(wǎng)通信協(xié)議，實現(xiàn)了生產(chǎn)線自動控制。

PLC；工業(yè)以太網(wǎng)；通信；NEPID

東風(fēng)汽車公司某車間對原有噴涂生產(chǎn)線進行改造。實現(xiàn)提交生產(chǎn)計劃時車身的型號與顏色自動跟蹤，自動控制傳送噴涂車身信息。在讀卡機讀取信息后由中控室服務(wù)器通過以太網(wǎng)傳送到三菱PLC，并控制噴涂機自動噴涂。從而實現(xiàn)生產(chǎn)的控制網(wǎng)絡(luò)化，提高設(shè)備的自動化程度。

1 系統(tǒng)的構(gòu)建

以太網(wǎng)應(yīng)用在中涂的三菱PLC組、面涂的三菱PLC組、出/入口的歐姆龍PLC和NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤（GLC）與中央控制室的服務(wù)器的連接與通信。

中涂和面涂的三菱PLC組是分別控制吹灰機、噴涂機，通過以太網(wǎng)將這些PLC分別和GLC、 CCR室的服務(wù)器連接在一起，進行數(shù)據(jù)交換，并對數(shù)據(jù)進行處理。利用總裝中央控制室服務(wù)器發(fā)送的信息來控制噴涂機的工作狀態(tài)，進行顏色的自動識別和搭配，實現(xiàn)生產(chǎn)管理的集中化和自動化，從而達到統(tǒng)一控制的目的。

中央控制室的工程管理服務(wù)器，作業(yè)指示服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫庫服務(wù)器通過以太網(wǎng)和噴涂工位的PLC連接在一起，如圖1所示。

車身信息通過NEPID卡加載，在焊裝車間車身成型時就寫入該車的車型、顏色、生產(chǎn)管理號、流水號等VIN碼信息。在其后的每一個工位由入口圖1的NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤（GLC）自動識別卡的信息，將信息通過工業(yè)以太網(wǎng)來傳送給生產(chǎn)管理服務(wù)器并與生產(chǎn)管理服務(wù)器數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)進行比較和處理。當(dāng)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)的時認(rèn)為該數(shù)據(jù)是有效數(shù)據(jù)，予以識別保存，否則認(rèn)為數(shù)據(jù)無效，發(fā)出聲光報警信號，通知管理人員。生產(chǎn)管理調(diào)度中心在中央控制室就可以跟蹤各工位的車身實時數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)管理進行調(diào)度。

圖1 服務(wù)器與PLC的以太網(wǎng)連接示意圖

在整個系統(tǒng)中，還連接有多臺GLC及視頻監(jiān)視設(shè)備作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使得現(xiàn)場控制系統(tǒng)功能更加完善。

面涂NEPID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 上涂NEPID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)通訊

以太網(wǎng)對設(shè)備之間的通信處理時，協(xié)議是相互通信的語言。為了將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到工廠底層的現(xiàn)場過程控制設(shè)備中去，開放設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會（Open DeviceNet Vendor Association，ODVA）為此建立了一套全球性標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，即Ethernet/IP標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠解決在實際工作中所遇到的困難。在實際的系統(tǒng)中，協(xié)定了新的通信協(xié)議。

2.1 通信規(guī)格

系統(tǒng)通過TCP/IP的Socket通信進行協(xié)議通信。工程管理服務(wù)器和可編程控制器連接，使用兩個插入用 （Pulse/Status DI）端口和填寫用（Pulse/ Status DO）端口。根據(jù)連接要求確立客戶端和服務(wù)器端。并且在確立連接后，端口保持打開狀態(tài)。發(fā)送數(shù)據(jù)方，當(dāng)?shù)却龝r間以內(nèi)沒有收到應(yīng)答時，判斷為通信線路異常，并關(guān)閉通信端口。同時剩余的所有端口也要求關(guān)閉。還有在完成通信端口關(guān)閉手續(xù)后，能自動恢復(fù)重新確立連接處理。

通信規(guī)格如表1所示。

表1 通信規(guī)格

2.2 通信報文數(shù)據(jù)

報文數(shù)據(jù)部根據(jù)通信的方向分成兩種情況，由兩個字節(jié)長度的數(shù)據(jù)區(qū)分單元控制區(qū)別。報文數(shù)據(jù)組成，如表2所示。

表2 報文數(shù)據(jù)組成

2.3 通信過程

通信程序設(shè)計思路如圖3所示。

工程管理服務(wù)器和可編程控制器是用TCP的Socket Interface進行通信，并通過協(xié)議規(guī)定的寫入用Port（送信線路）和插入用Port（接收線路）進行。開通通信線路，與送信線路及接收線路一起，開通工程管理服務(wù)器到連接設(shè)備側(cè)可編程控制器及網(wǎng)絡(luò)其他站點，是工程管理服務(wù)器主導(dǎo)的通信方式。

通信要求的結(jié)果在不能確立正常通信連接時，待機60s后再次發(fā)送通信請求信號。當(dāng)工程管理服務(wù)器在檢查到通信被切斷時，開放連接，并在關(guān)閉Socket后，對可編程控制器再次要求建立連接通信。可編程控制器在檢查到通信被切斷時，開放連接，并在關(guān)閉Socket后，通過工程管理服務(wù)器的連接要求，在等待狀態(tài)待機。

用工業(yè)以太網(wǎng)與生產(chǎn)管理服務(wù)器NEPID系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，把設(shè)備側(cè)與中央控制室連接在一起，由中央控制室對設(shè)備側(cè)進行控制，實現(xiàn)了生產(chǎn)管理的自動化。

圖3 通信程序設(shè)計流程

3 結(jié)論

噴涂系統(tǒng)的主要作用就是當(dāng)車到達噴涂的位置時，噴涂機對車身做出正確的操作，即選擇和車匹配的涂料，然后對車進行噴涂。

系統(tǒng)根據(jù)以太網(wǎng)部分的要求，實現(xiàn)中央控制室對各個部分的聯(lián)網(wǎng)控制，能正確接收發(fā)送過來的信息，并及時將信息傳送出去，達到生產(chǎn)的同步的控制要求。實現(xiàn)對生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)管理。符合工廠的持續(xù)生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)的目的。并能夠滿足用戶對顏色的不同需求，而且使生產(chǎn)計劃轉(zhuǎn)換周期縮短為2d，也降低了管理成本。

［1］三菱公司.三菱可變程序控制器教材Ethernet(Q系列)［K］.2005:1-8.

［2］三菱公司.三菱可編程控制器（Q系列）［K］.2001.

［3］徐龍艷,文元雄,王俊峰.OMRON以太網(wǎng)在成品庫中的控制應(yīng)用［J］.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2007（1）:70-72.

［4］李全利.可編程控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2005:200-223.

［5］駱德漢.可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制［M］.北京：科學(xué)出版社,2005:166-190.

Application of Ethernet in the Management of Automatic Spraying Production Line

Xu Longyan,Wen Yuanxiong
（School of Electrical and Information Engineering，Hubei Automotive Industries Institute,Shiyan 442002,China）

The Ethernet communication in spraying automatic line was designed for Dongfeng Motor Corporation.And the Ethernet communication protocol between the central control server and the Mitsubishi PLC of spray painting equipment was expounded.The automatic control of production line was realized.

PLC;industry Ethernet;communication;NEPID

TP31

A

1008-5483（2011）02-0050-03

2011-06-07

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（B20092301）

徐龍艷（1982-），男，湖北巴東人，碩士生，從事工業(yè)電氣控制應(yīng)用技術(shù)方面的研究。