基于以太網(wǎng)的防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線中的應(yīng)用

徐志明

摘要：人們生活水平的提高，促進汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠家不斷推出新的汽車品牌及型號，進一步加劇行業(yè)競爭激烈程度，因此，提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率，受到越來越多汽車生產(chǎn)廠家的高度重視。其中防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線中的應(yīng)用，不僅有助于提高工作效率，而且減少差錯的發(fā)生，提高產(chǎn)品生產(chǎn)合格率。本文對基于西門子以太網(wǎng)防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線中的應(yīng)用進行探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；防錯技術(shù)；汽車底盤裝配線；應(yīng)用

汽車是當(dāng)前人們出行常用的交通工具之一，尤其隨著生活水平的提高，人們對汽車生產(chǎn)質(zhì)量提出較高要求，作為汽車生產(chǎn)企業(yè)，如何應(yīng)用防錯技術(shù)提高汽車生產(chǎn)質(zhì)量及效率，增強在市場中的競爭力，是值得深究的重要問題。

1汽車底盤裝配線及防錯技術(shù)

汽車底盤裝配線作業(yè)內(nèi)容多，對裝配作業(yè)人員的專業(yè)水平要求較高，尤其需各工種的密切配合，因此，為確保裝配作業(yè)質(zhì)量，避免錯誤的出現(xiàn)，應(yīng)在明確裝配內(nèi)容及裝配要求的技術(shù)上應(yīng)用專業(yè)的防錯技術(shù)。

1.1汽車底盤裝配線

汽車底盤裝配線是汽車裝配工作的主要內(nèi)容之一，裝配質(zhì)量優(yōu)劣往往給汽車性能的充分發(fā)揮造成直接影響。汽車底盤裝配線工作內(nèi)容較多，包括擋泥板、排氣管、后橋總成、動力總成、隔熱板、燃油箱、剎車油管、燃油管等的裝配操作。裝配作業(yè)中，汽車車型不同涉及的具體裝配部件存在一定差別，但為保證裝配質(zhì)量，無論何種車型的底盤裝配均應(yīng)注重防錯技術(shù)的應(yīng)用。

1.2防錯技術(shù)

防錯技術(shù)主要用于識別與消除裝配作業(yè)中存在的差錯，確保裝配質(zhì)量，可借助機械防錯、光電傳感器、智能料架、條形碼系統(tǒng)等實現(xiàn)。汽車生產(chǎn)中應(yīng)用率較高的防錯技術(shù)有人工防錯、物料防錯、顫動功能防錯、定量及定性防錯。其中人工防錯主要通過構(gòu)建完善的作業(yè)流程、明確作業(yè)范圍，采取在線糾錯措施，及早發(fā)現(xiàn)加工生產(chǎn)、加工中產(chǎn)品缺陷的行為。同時，針對待處理品、待制品、成品等人工掛上不同顏色的標(biāo)簽實現(xiàn)防錯目標(biāo)；物料防錯指將物料零件分區(qū)域、色標(biāo)、掃描槍進行分類，按照一定的方向擺放，防止零件間的膨脹，保證零件質(zhì)量；顫動功能防錯指在顫動機作用下，將零件輸送到零件判別位置，只允許方向與位置正確的零件通過，未通過的則分到另外位置，避免供應(yīng)零件錯誤的發(fā)生；定量防錯主要使用專門技術(shù)實現(xiàn)對零件參數(shù)的檢測，以實現(xiàn)防錯；定性防錯主要借助接近開關(guān)、限位開關(guān)、光電傳感器、圖像識別技術(shù)等進行防錯，其中在導(dǎo)向擋塊、加工孔探測、傳感器感應(yīng)檢測中較為常用。

2掃描防錯系統(tǒng)硬件

汽車底盤裝配線作業(yè)中涉及的工作內(nèi)容較多，仍需運用一定的防錯技術(shù)，接下來介紹的掃描防錯系統(tǒng)主要基于西門子以太網(wǎng)實現(xiàn)，其硬件構(gòu)成如下：

2.1系統(tǒng)硬件

防錯系統(tǒng)硬件主要由上位監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)處理單元、條碼輸入單元構(gòu)成。為達到防錯目標(biāo)，防錯系統(tǒng)主站采用的是S7-400PLC，作業(yè)中首先采集正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，而后借助數(shù)據(jù)單元條碼掃描各裝配部件，通過條碼信息與生產(chǎn)信息的對比進行判斷，并將結(jié)果顯示在上位機上，用于指導(dǎo)實際操作，以達到防錯目標(biāo)。

2.2系統(tǒng)控制單元

防錯系統(tǒng)控制單元包括數(shù)據(jù)輸入單元、數(shù)據(jù)處理單元兩個重要部分，其中前者用于實時掃描各裝配部件條碼，由掃描槍接口、觸摸屏、掃描槍等構(gòu)成。作業(yè)中待裝配部件到達本工位后，操作員使用掃描槍掃描部件，獲得的條碼信息經(jīng)由接口單元到達主站系統(tǒng)。同時，掃描信息會顯示在觸摸屏上，當(dāng)掃描的條碼信息存在錯誤，操作工可通過觸摸屏更正錯誤信息，確保部件信息的準(zhǔn)確無誤。

數(shù)據(jù)處理單元工作中結(jié)合底盤裝配線生產(chǎn)信息，對當(dāng)前工位車身編號、顏色、車型信息進行判斷。眾所周知，生產(chǎn)中的車型較多，為提高工作效率，需同時對各工位上的車型進行判斷，要求數(shù)據(jù)處理單元單獨存儲各工位信息，并進行獨立運算。當(dāng)獲得某車輛信息時，及時刷新當(dāng)前信息，并對比上個工位，確保車輛連續(xù)的運行。數(shù)據(jù)輸入信息到達時對信息來源進行判斷，而后判斷達到信息和指定存儲區(qū)數(shù)據(jù)，顯示在上位機上，給作業(yè)人員裝配操作提供指導(dǎo)。

2.3上位機監(jiān)控系統(tǒng)

上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩項重要功能：其一，對各工位車身編號、顏色、車型等實時加以顯示。同時，還包括各工位報警信息、拉繩狀態(tài)及生產(chǎn)狀態(tài)信息；其二，提示各工位裝配狀態(tài)，尤其當(dāng)車身信息與裝配信息有出入時啟動報警，并停止生產(chǎn)任務(wù)停止，指導(dǎo)排除錯誤信息。

3基于以太網(wǎng)防錯技術(shù)應(yīng)用

基于以太網(wǎng)防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線應(yīng)用時，為達到預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)，有必要對所用的以太網(wǎng)相關(guān)理論進行分析。

3.1以太網(wǎng)理論

工業(yè)以太網(wǎng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，促進生產(chǎn)自動化實現(xiàn)。西門子借助SIMATIC NET提供適合工業(yè)應(yīng)用的不同控制級別的通信系統(tǒng)，涉及數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)及協(xié)議、傳輸技術(shù)與組件、媒介等。西門子工業(yè)以太網(wǎng)提供的服務(wù)內(nèi)容較多，包括PG/PC通信、S7通信、S5兼容通信、標(biāo)準(zhǔn)通信等，尤其S7通信較為常用，借助對數(shù)據(jù)的重復(fù)、不間斷接收，保證網(wǎng)絡(luò)報文的正確性。在不同的環(huán)境中S7通信的實現(xiàn)需借助不同的支撐模塊實現(xiàn)。例如，STEP7中S7通信的實現(xiàn)需調(diào)用SFB功能塊；在PC上S7通信需SAPI-S7接口函數(shù)的支持。

3.2以太網(wǎng)防錯技術(shù)應(yīng)用

以太網(wǎng)防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線應(yīng)用實現(xiàn)的整體思路為：當(dāng)車身達到預(yù)定工位后，底盤裝配線生產(chǎn)信息及條碼信號通過以太網(wǎng)傳輸至S7-400主站中。主站完成信息對比，而后將對比結(jié)果通過上位機加以顯示，實現(xiàn)防錯目標(biāo)。

該系統(tǒng)應(yīng)用的以太網(wǎng)通信方式包括s7通信、PROFINET IO控制器，前者用于實現(xiàn)對S7-300控制器數(shù)據(jù)的采集，通過SFB14、SFB13功能模塊調(diào)用實現(xiàn)信息傳輸；后者用于采集掃描槍，并借助硬件組態(tài)直接連接。同時，為確保兩臺PLC通信的順利實現(xiàn)，需在同一項目中完成兩套PLC硬件組態(tài)，合理分配IP地址，而后將NetPro打開選取其中一個PLC，在連接表上的空白行位置處進行雙擊，完成S7 connection的添加。而后選取另外PLC，將其中一個站設(shè)置為Client端，并將Establish an active connection選項激活。另外，對SFBl4、SFBl3進行調(diào)用用于傳輸數(shù)據(jù)時，應(yīng)注意觀察“REQ”信號，只要該信號上升沿被觸發(fā)才能實現(xiàn)信息的接受與發(fā)送。另外，“ID”表示連接的ID號，即，NetPro組態(tài)時產(chǎn)生的ID號。

上位機軟件CIMPLICIYT和PLC控制器間的通信由OPC服務(wù)支持。文中系統(tǒng)應(yīng)用的OPC服務(wù)主要有KepServer軟件提供，即，創(chuàng)建新的通道，確定使用Siemens TCP/IPEthernet驅(qū)動，而后新建一個與之通信的PLC設(shè)備，選擇“S7-400”類型，填寫ID地址時應(yīng)填寫S7-400型的實際地址。另外，為保證上位機數(shù)據(jù)采集功能的順利實現(xiàn)，應(yīng)在設(shè)備中完成與之對應(yīng)數(shù)據(jù)項目的建立，確保每個數(shù)據(jù)項目名字的獨立性，并設(shè)置好數(shù)據(jù)類型及對應(yīng)的地址。

同時，對CIMPLICITY軟件相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，即，在當(dāng)前工程中創(chuàng)建OPC Client類型新的通信端口，同時，為保證其與PLC數(shù)據(jù)采集的一致性，需創(chuàng)建“OPC Client”方式的“Device”，地址設(shè)置為OPC服務(wù)名字。而且建點時應(yīng)確保和OPC服務(wù)器KepServer中數(shù)據(jù)類型保持一致。另外，選擇數(shù)據(jù)類型時，將地址、Resource、數(shù)據(jù)標(biāo)簽描述寫入到彈出的“Point Properties”窗口中，其中地址可直接在KepServer服務(wù)中選擇。最后通過Cimplicity對連接進行測試。

4結(jié)論

上汽大眾汽車有限公司長沙分公司的總裝車間LAVIDANF、TORANL，A+SUV生產(chǎn)線，是繼儀征工廠，寧波工廠之后第三個以德國大眾60JPH產(chǎn)量規(guī)劃全數(shù)字化世界一流的流水線，處于與德國汽車制造業(yè)同步的技術(shù)架構(gòu)，將工廠MES網(wǎng)絡(luò)與車間ECOEMOS，Intouch，10.0，s7～3 19F組成profmet的工業(yè)網(wǎng)有機合成“三網(wǎng)合一”立體信息平臺，使訂單，制造，物流配套等數(shù)據(jù)流有效傳遞，提高生產(chǎn)率，降低成本，增強企業(yè)的競爭力。汽車底盤裝配線作業(yè)中，使用基于以太網(wǎng)防錯技術(shù)不僅更好的掌握裝配信息情況，而且通過防錯確保裝配作業(yè)高效的進行。本文通過以太網(wǎng)防錯技術(shù)在汽車底盤裝配線應(yīng)用中的探討得出以下結(jié)論：

（1）汽車底盤裝配線作業(yè)是汽車生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，為保證作業(yè)質(zhì)量及效率，需結(jié)合實際狀況應(yīng)用多種防錯技術(shù)，其中人工防錯、物料防錯、顫動功能防錯等技術(shù)均是應(yīng)用率較高的技術(shù)。

（2）隨著科技發(fā)展，基于以太網(wǎng)的信息傳輸技術(shù)憑借其簡單的結(jié)構(gòu)、可靠的性能在各生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，因此，汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在熟練掌握以太網(wǎng)防錯技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用在汽車底盤裝配線中，尤其應(yīng)結(jié)合實際生產(chǎn)狀況，正確設(shè)置防錯技術(shù)相關(guān)參數(shù)，以確保其性能的正常發(fā)揮。