電動(dòng)自行小車系統(tǒng)（EMS）在車身側(cè)圍輸送中的應(yīng)用

牛志兵

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司，上海 200000）

電動(dòng)自行小車系統(tǒng)（EMS）在車身側(cè)圍輸送中的應(yīng)用

牛志兵

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司，上海 200000）

本文對(duì)電動(dòng)自行小車系統(tǒng)（EMS）在車身側(cè)圍輸送中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，對(duì)EMS輸送系統(tǒng)的主要組成部分，軌道系統(tǒng)，小車系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能進(jìn)行了詳細(xì)的說明，從提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度和增加系統(tǒng)柔性化的角度，并介紹了RFID在EMS系統(tǒng)中的技術(shù)方案和作用。

電動(dòng)自行小車；側(cè)圍輸送；無線射頻技術(shù)

1 EMS系統(tǒng)應(yīng)用概述

焊接車間多車型進(jìn)行混線生產(chǎn)，通常情況下一條側(cè)圍線生產(chǎn)一種或者兩種車型的側(cè)圍零部件，同一車型的側(cè)圍零部件又因?yàn)榕渲貌煌矔?huì)略微有差別。側(cè)圍零件生產(chǎn)完成后通過EMS線自動(dòng)運(yùn)輸至總拼線，如圖1所示，圖中有三條側(cè)圍生產(chǎn)線和2條總拼生產(chǎn)線。側(cè)圍1線生產(chǎn)的零件送入總拼1線；側(cè)圍2線生產(chǎn)的零件送入總拼2線；側(cè)圍3線生產(chǎn)兩種側(cè)圍，一種側(cè)圍送入總拼1線另一種側(cè)圍需送入總拼2線。自行小車將側(cè)圍零件輸送至總拼線后，空小車返回至側(cè)圍生產(chǎn)線繼續(xù)裝載側(cè)圍零件循環(huán)運(yùn)行。根據(jù)車間側(cè)圍生產(chǎn)線和總拼生產(chǎn)線的布置情況，布置EMS線軌道時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多的分線、并線、十字交叉道岔，自行小車通過時(shí)要求軌道根據(jù)自行小車運(yùn)行的路徑隨時(shí)進(jìn)行自動(dòng)切換。

圖1

2 系統(tǒng)主要組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

EMS側(cè)圍輸送系統(tǒng)包括了自行小車，承載梁，鋁合金軌道，集電器，滑觸線，道岔，升降系統(tǒng)，RFID識(shí)別系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)等組成。每個(gè)自行小車本身還帶有驅(qū)動(dòng)裝置和控制器，電源和信號(hào)以電排的方式安裝在吊架運(yùn)行的導(dǎo)軌上，小車通過集電器與滑觸線的電排接觸進(jìn)行取電。側(cè)圍輸送線系統(tǒng)有PLC進(jìn)行控制，PLC與各個(gè)小車之間的通訊通過安裝在控制柜中的半波發(fā)生器發(fā)送的正弦波信號(hào)完成。PLC通過半波發(fā)生器發(fā)送正弦波信號(hào)提供控制指令給小車控制器，小車控制器通過接受正弦波信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)小車電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的控制，從而達(dá)到控制小車的啟停動(dòng)作。其控制系統(tǒng)原理如圖2所示。

2.2 自行小車構(gòu)成及功能

自行小車機(jī)械結(jié)構(gòu)采用主車加副車形式組成，主車上帶有運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，副車為從動(dòng)小車，這種結(jié)構(gòu)一方面便于小車拐彎，另一方面利于均衡重量 。為了使自行小車在運(yùn)行過程中保持平穩(wěn)，不偏離運(yùn)行軌道，在主車和副車上專門設(shè)置的導(dǎo)向輪。自行小車上電控系統(tǒng)有電刷、小車控制器、以及接近開關(guān)和光電開關(guān)等電氣元?dú)饧M成。電刷主要功能是與滑觸線接觸接受動(dòng)力電和接受半波發(fā)生器發(fā)送的控制信號(hào)；小車控制器控制電機(jī)運(yùn)行停止、快速、慢速行走；光電開關(guān)用于檢測(cè)兩個(gè)小車之間的距離，當(dāng)兩個(gè)小車之間的距離達(dá)到保護(hù)距離時(shí)自行小車就減速運(yùn)行；接近開關(guān)用于檢測(cè)兩小車接觸的距離，當(dāng)接近開關(guān)發(fā)生動(dòng)作信號(hào)時(shí)，小車就立即停止，這樣就可以有效防止小車之間發(fā)生碰撞事故。

2.3 輸送線的構(gòu)成及功能

輸送線主要有由軌道、安裝在軌道上的滑觸線電排和沿線的感應(yīng)開關(guān)組成。EMS軌道采用鋁合金型材，由于軌道上下緣左右均有向內(nèi)的翻邊，故可以將下列部件固定在軌道縱向的任意位置且在此方向上無級(jí)可調(diào)：軌道吊鉤、感應(yīng)開關(guān)支架、感應(yīng)開關(guān)發(fā)號(hào)板。直軌的標(biāo)準(zhǔn)長度6m。可根據(jù)軌道布置的需要，截取所需的長度。軌道以功能來區(qū)分可分為輸送段、工位段、道岔、升降段和維修段。電排安裝在小車運(yùn)行的軌道上。電排一般有6根，其中三根為電源排L1、L2和L3，一根為接地排PE，一根用于控制柜中控制器向小車控制器傳送信號(hào)的S1排，一根用于小車向中央控制柜反饋信號(hào)的M1排。道岔也是自行小車輸送系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部件，它可以將物料輸送從一條線路轉(zhuǎn)入到另一條線路，從一個(gè)循環(huán)轉(zhuǎn)入到另一個(gè)循環(huán)，從而利用它可以組成一個(gè)復(fù)雜的平面網(wǎng)絡(luò)。為了最大限度地保證自行小車的每個(gè)部件正常運(yùn)行，輸送線在設(shè)計(jì)中特別設(shè)置了維修診斷區(qū)，空載的小車可以進(jìn)入維修診斷區(qū)，進(jìn)行剎車性能、光電防撞傳感器工作狀態(tài)，小車的接地系統(tǒng)是否完好及電刷磨損情況等檢測(cè)。維修診斷區(qū)內(nèi)還裝有檢具臺(tái)，可對(duì)自行小車上的吊具進(jìn)行標(biāo)定調(diào)整。經(jīng)過該過程就大大降低了故障隱患，保證了輸送線的正常運(yùn)行。

圖2

2.4 RFID識(shí)別系統(tǒng)

在車身的EMS側(cè)圍輸送系統(tǒng)中，為了保證側(cè)圍和底板準(zhǔn)確無誤的匹配，以及復(fù)雜系統(tǒng)的道岔路徑的選擇，系統(tǒng)中專門設(shè)計(jì)了RFID識(shí)別系統(tǒng)。每臺(tái)輸送小車均裝有RFID載碼體TAG標(biāo)簽，用于存儲(chǔ)小車所掛側(cè)圍的車型信息。在側(cè)圍上件點(diǎn)，機(jī)器人會(huì)在掛件前將抓手上的側(cè)圍車型與吊具信息進(jìn)行double check匹配，匹配成功后機(jī)器人開始自動(dòng)掛件，同時(shí)由機(jī)器人將車型信息寫入到TAG標(biāo)簽內(nèi)。在道岔分岔口前面的位置設(shè)有RFID讀寫頭，對(duì)側(cè)圍車型信息進(jìn)行識(shí)別，小車會(huì)根據(jù)該信息自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的道岔。在道岔的匯合口的位置也設(shè)有RFID讀寫頭，可知曉每條道岔當(dāng)前所停小車的車型信息，同時(shí)，底板總拼線所需要的車型信息會(huì)提前發(fā)送給道岔，道岔根據(jù)底板所需切換相應(yīng)軌道放行對(duì)應(yīng)的側(cè)圍小車。這樣就可以確保底板和側(cè)圍車型匹配的準(zhǔn)確性，大大提高了車身車間側(cè)圍輸送的自動(dòng)化、柔性化和智能化。

3 系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行功能的實(shí)現(xiàn)及注意問題

3.1 小車運(yùn)行、道岔的選擇與控制

自行小車的運(yùn)行控制通過控制柜內(nèi)的PLC、半波發(fā)生器以及自行小車直接的通訊來實(shí)現(xiàn)，由于在輸送線沿線布置了一些接近開關(guān)，這些接近開關(guān)的信號(hào)也是接入通過總線網(wǎng)絡(luò)連接到PLC中，當(dāng)小車運(yùn)行到接近開關(guān)布置的位置時(shí)，接近開關(guān)被觸發(fā)，系統(tǒng)PLC根據(jù)小車的前后情況判斷當(dāng)前小車是行走還是停止，并把行走或停止信號(hào)通過半波發(fā)生器的波形信號(hào)發(fā)送到小車控制器。

為了避免在十字道岔處發(fā)生小車碰撞的事故，在自行小車運(yùn)行方向的十字道岔前面設(shè)置了小車到位開關(guān)和小車干涉位開關(guān)；在道岔后端設(shè)置小車離位開關(guān)。當(dāng)自行小車到達(dá)十字道岔前端的到位開關(guān)時(shí)就停止，如PLC判斷道岔間處于沒有干涉的狀態(tài)，在十字道岔就切換到自行小車運(yùn)行的線路以便小車通過。當(dāng)小車運(yùn)行到干涉開關(guān)時(shí)，干涉開關(guān)信號(hào)被觸發(fā)，PLC則控制鎖住十字道岔，不讓道岔再切換，這時(shí)另外一個(gè)方向過來的自行小車只能在道岔前的停止位處等待，當(dāng)自行小車通過十字道岔，觸碰到道岔后端的離位開關(guān)時(shí)，PLC對(duì)十字道岔解鎖，道岔可以旋轉(zhuǎn)切換位置，這時(shí)另外一個(gè)方向過來的自行小車則可以通過道岔。

3.2 總拼生產(chǎn)線底板拉動(dòng)側(cè)圍正確匹配生產(chǎn)

總拼生產(chǎn)線是將底板和側(cè)圍拼接到一起的工段，由于總拼線上生產(chǎn)不同的車型及同種車型不同的配置，這就要求底板和側(cè)圍要正確匹配，不然就會(huì)出錯(cuò)，導(dǎo)致生產(chǎn)的車身報(bào)廢。在圖1總拼1線中，當(dāng)?shù)装骞ぜ斔偷娇偲淳€前時(shí)RFID讀出底板工件信息，EMS線系統(tǒng)PLC根據(jù)底板輸送線PLC傳輸過來的車型信息切換到側(cè)圍線的相應(yīng)道岔，放出相應(yīng)的側(cè)圍零件，在放出側(cè)圍零件后，安裝在EMS軌道上的RFID再次讀出側(cè)圍零件的詳細(xì)信息與底板工件進(jìn)行確認(rèn)匹配，如果配置正確，就進(jìn)入總拼生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，如果偶爾發(fā)生配置錯(cuò)誤系統(tǒng)則立刻報(bào)警，呼叫人工處理。通過這一信息的比對(duì)，有效地避免了總拼線上拼錯(cuò)車的問題

4 結(jié)語

隨著人力成本的不斷攀升，汽車生產(chǎn)線需要提升自動(dòng)化程度來保證品質(zhì)和降低人力成本，EMS輸送系統(tǒng)因其具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。EMS輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空中輸送存儲(chǔ)，充分利用車間的二層空間，解決了地面輸送空間不足的問題，提高了空間利用率；EMS輸送系統(tǒng)精確定位，利用RFID識(shí)別系統(tǒng)準(zhǔn)確的將側(cè)圍部件從側(cè)圍上件工位輸送至相應(yīng)的總拼下件工位，解決了多車型混線生產(chǎn)工件難匹配的問題；EMS輸送系統(tǒng)與線體及機(jī)器人自動(dòng)化連鎖，自動(dòng)上下件確保實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交接，提高生產(chǎn)效率。

EMS輸送系統(tǒng)在提高空間利用率、提升自動(dòng)化水平及防錯(cuò)水平等方面有明顯效果，隨著自動(dòng)化水平的提升，EMS在汽車制造中的應(yīng)用一定會(huì)越來越廣泛！

TU74

A

1671-0711（2017）07（上）-0152-02