基于PAC控制器的涂裝車間機(jī)運(yùn)自動化

陳允剛

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014035）

0 引言

在工業(yè)高速發(fā)展的今天，為提高生產(chǎn)制造的節(jié)拍，保證生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)與合理利用，同時(shí)也減少人力成本，打造現(xiàn)代化生產(chǎn)線已成為當(dāng)務(wù)之急。本文以北奔重卡涂裝車間機(jī)運(yùn)為例，講述如何以PAC為核心，實(shí)現(xiàn)機(jī)運(yùn)自動化以及需要注意的要點(diǎn)。

PAC是控制引擎的集中，涵蓋PLC用戶的多種需要，以及制造業(yè)廠商對信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和擴(kuò)大的控制能力，以及PC-based控制中基于對象的、開放數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)連接等功能。從PAC的定義可以看出PAC具各的特性，可以完成復(fù)雜的功能，并且系統(tǒng)的硬件和軟件無縫集成，提高了控制系統(tǒng)的性能。而要完成這些功能，PLC需要額外的擴(kuò)展卡才能完成。

1 傳統(tǒng)涂裝工藝和系統(tǒng)

1.1 傳統(tǒng)涂裝工藝

涂裝機(jī)運(yùn)始于焊裝出口，途徑電泳、烘干，烘干之后更換吊具，打密封膠，再換回滑撬運(yùn)輸進(jìn)入面漆、打蠟等工藝，其中各個(gè)工藝環(huán)節(jié)設(shè)立外觀檢查與返修循環(huán)，最后換撬進(jìn)入總裝結(jié)束,其涂裝工藝如圖1所示：

圖1 汽車涂裝工藝流程

1.2 油漆車間中控室中央控制系統(tǒng)

油漆車間中控室中央控制系統(tǒng)的控制對象，主要由兩大部分組成：油漆工藝控制系統(tǒng)和輸送控制系統(tǒng)。

1.2.1 油漆工藝控制系統(tǒng)

油漆工藝控制系統(tǒng)主要是圍繞汽車涂裝生產(chǎn)中各部分工藝過程，對其設(shè)備按照相應(yīng)工藝要求進(jìn)行控制和檢測。油漆工藝車間汽車涂裝工藝過程主要有預(yù)處理、電泳、密封、底漆和面漆等。油漆工藝控制系統(tǒng)要根據(jù)每一項(xiàng)工藝過程的具體工藝要求，通過控制裝置PLC控制相應(yīng)工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備，例如：預(yù)處理和電泳工藝過程中的各種浸槽和噴淋設(shè)備，密封、底漆和面漆工藝過程中的噴膠或噴漆房設(shè)備和烘房設(shè)備，及各個(gè)工藝過程中控制溫度、濕度、壓力和風(fēng)速的環(huán)境設(shè)備。油漆工藝控制系統(tǒng)主要目的是使各個(gè)工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備按照工藝要求正常運(yùn)行，以保證汽車涂裝質(zhì)量。

1.2.2 輸送控制系統(tǒng)

輸送控制系統(tǒng)主要控制油漆車間的輸送鏈和升降運(yùn)輸系統(tǒng)。它貫穿著油漆車間的汽車涂裝生產(chǎn)的全過程，即在輸送鏈和升降機(jī)的輸送作用下，使轎車白車身以一定的節(jié)拍，按照涂裝工藝順序，依次通過汽車涂裝各個(gè)工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備，完成相應(yīng)涂裝加工工藝。輸送控制系統(tǒng)要通過控制裝置PLC，控制分布在整個(gè)油漆車間的各段輸送鏈和升降機(jī)運(yùn)行。輸送控制系統(tǒng)一方面要完成轎車白車輸送、轉(zhuǎn)掛和儲存任務(wù)，另一方面還要按汽車涂裝各部分工藝要求，對輸送的車身還必須要在程序的控制下，實(shí)現(xiàn)升降、變節(jié)距、變速、擺動和傾斜等動作，從而保證油漆車間連續(xù)自動化生產(chǎn)。

2 現(xiàn)在油漆車間中控室中央控制系統(tǒng)的主要缺陷

要保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性，首先在各個(gè)工藝鏈的出入口設(shè)置急停按鈕盒，面漆工藝段因?yàn)橐兹?、易爆而采用防爆隔離柵代替普通傳感器；其次，除了在硬件上安裝極限開關(guān)之外，還在底層通過編寫聯(lián)鎖程序，防止操作人員在設(shè)備處于非安全狀態(tài)時(shí)誤操作。

機(jī)運(yùn)系統(tǒng)與工藝機(jī)器人的車型信息交互、存儲區(qū)車型的排序、返修區(qū)域的自動路徑選擇，將是實(shí)現(xiàn)自動化的難點(diǎn)。

3 解決方法

為了合理分配各個(gè)控制系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、維護(hù)方便，本方案系統(tǒng)電力與網(wǎng)絡(luò)采用樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

為了合理分配各個(gè)控制系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、維護(hù)方便，本方案系統(tǒng)電力與網(wǎng)絡(luò)采用樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):

該方案將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有一個(gè)MCP（主控制柜），各配備一臺可編程控制器，MCP（主控制柜）再通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接到本區(qū)域的各個(gè)RCP（分控制柜），保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，也就是整條生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，最終通過光纖交換機(jī)轉(zhuǎn)為以太網(wǎng)連接到變頻器、遠(yuǎn)程IO等設(shè)備，同時(shí)各種電氣設(shè)備包括馬達(dá)過載保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器等也安裝在每個(gè)MCP或者RCP內(nèi)。

選用CoontrolLogix L65 PAC 可編程運(yùn)動控制器來進(jìn)行控制，因其集成了集成架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，即將不同的控制要求（順序控制，過程控制，運(yùn)動控制，傳動控制）集成于一個(gè)統(tǒng)一的控制平臺。三種網(wǎng)絡(luò)無縫連接（以太網(wǎng)，控制網(wǎng)，器件網(wǎng)），它采用RSLogix5000軟件進(jìn)行配置，編程和監(jiān)控。運(yùn)動控制功能已經(jīng)嵌入到RSLogix5000編程軟件和控制器中。通過安裝在生產(chǎn)線的傳感器來確定臺車的位置，記錄臺車的車型信息，并根據(jù)輸送情況實(shí)時(shí)推送車型信息的記錄，同時(shí)為了防止推送出現(xiàn)誤差，還在關(guān)鍵工位設(shè)立RFID讀寫站，將車型信息通過讀寫頭寫入裝置在臺車上的RFID載碼體內(nèi)。在機(jī)面漆工藝段，再從RFID讀取準(zhǔn)確的車型信息遞交給機(jī)器人。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)可根據(jù)需要合理的設(shè)置維修間個(gè)數(shù)，每個(gè)維修間設(shè)立一個(gè)按鈕盒反饋該維修間是否作業(yè)完畢，同時(shí)檢查站設(shè)置按鈕盒，操作人員通過選擇按鈕來記錄車架的良莠。利用RSLogix編程的靈活性，實(shí)現(xiàn)了自動根據(jù)車型，檢查站打分情況，存儲區(qū)在路徑上的車輛狀況，自動有序地選擇路徑，到達(dá)相應(yīng)的返修間。從而大大的提高了控制的精度和穩(wěn)定性，為涂裝車間的高效精密生產(chǎn)作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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