工位指示系統(tǒng)在焊裝車間的應(yīng)用

朱 杰，楊 印，頊聰欠，李建杰

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

ANDON系統(tǒng)是安裝在生產(chǎn)線上，目的是用來幫助流水線上的工人在一定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)完成品質(zhì)可靠的汽車裝配任務(wù)。在生產(chǎn)過程中，各個工位的工人可以通過ANDON系統(tǒng)的拉桿/拉繩向班組長匯報產(chǎn)品品質(zhì)問題或請求幫助。本文中的工位指示系統(tǒng)即是在現(xiàn)有ANDON系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)上，進(jìn)行新增、改造完成的。

1 背景介紹

根據(jù)我司戰(zhàn)略安排，計劃在天津一期焊裝北線增加新的車型，而目前天津一期焊裝北線僅生產(chǎn)CHB022一種車型，增加新車型CHB025后，因2種車型在配置方面存在較多的差異，為了保證不同車型共線生產(chǎn)的精準(zhǔn)率，需要在配置差異工位增加工位指示系統(tǒng)直觀地顯示需要生產(chǎn)的車身信息，指導(dǎo)車間生產(chǎn)。在此需求下進(jìn)行對工位指示系統(tǒng)的研究并自主實(shí)施，保證系統(tǒng)在焊裝車間的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 現(xiàn)有電控系統(tǒng)介紹

在我司焊裝車間，自動化控制系統(tǒng)中采用“集中監(jiān)測，分散控制”的典型控制模式，依據(jù)這一原則車間生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)分為2層網(wǎng)絡(luò)（即工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線），3個層次（即監(jiān)控層、控制層、設(shè)備層），如圖1所示。

圖1 物料ANDON系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

電控系統(tǒng)需要滿足車間工藝要求，結(jié)合目前國際及國內(nèi)自動化水平及汽車行業(yè)的運(yùn)作方式，選擇技術(shù)成熟、先進(jìn)可靠、功能實(shí)用的控制方式與控制設(shè)備。整個電控系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠、反應(yīng)迅速。每個電控子系統(tǒng)要對自己的系統(tǒng)獨(dú)立性、完整性、工藝性負(fù)責(zé)。對各個層次功能要求如下。

1）監(jiān)控層：通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)對車間各個控制設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行集中監(jiān)控。

2）控制層：控制層是整個電控系統(tǒng)的核心，在整個電控系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，它采集PLC及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接受現(xiàn)場發(fā)來的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過自身的CPU存儲控制程序的運(yùn)算、處理，發(fā)出相應(yīng)的指令（輸出信號）對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。對現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理，實(shí)時將故障信息報給PMC系統(tǒng)，對故障進(jìn)行聲光報警，通過工業(yè)以太網(wǎng)使得控制層內(nèi)的各個PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。

3）設(shè)備層：設(shè)備層在整個電控系統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)中處于底層，是整個電控系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場檢測單元、輸入設(shè)備以及現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動機(jī)、電磁閥等），直接或通過現(xiàn)場總線與控制層中的PLC相互聯(lián)系，將輸入信號發(fā)送給PLC，將PLC輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備。

3 方案設(shè)計

1）確定目標(biāo) 在現(xiàn)有電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過增加硬件、軟件保障新增功能的實(shí)現(xiàn)，并通過自主實(shí)施完成LED屏的安裝、布線、工位指示系統(tǒng)程序開發(fā)、調(diào)試工作，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2）現(xiàn)場調(diào)研 深入生產(chǎn)現(xiàn)場，與作業(yè)人員進(jìn)行溝通。調(diào)研現(xiàn)場人員的實(shí)際使用需求是：在CHB025車型與CHB022車型配置差異工位增加LED屏，現(xiàn)場作業(yè)人員可以通過LED屏直觀地獲得當(dāng)前生產(chǎn)以及下3輛車的配置、車型、車身號等車身信息（表1）。車型切換時，會提醒現(xiàn)場作業(yè)人員做好準(zhǔn)備，保證了新車型的正式投產(chǎn)。

表1 列舉的車身信息

圖2 接口PLC程序示例

3）工位指示系統(tǒng)原理 在車間現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架基礎(chǔ)上進(jìn)行工位指示系統(tǒng)方案的設(shè)計。其工作原理是：①根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際使用需求，開發(fā)與焊裝車間同步上位系統(tǒng)做接口的PLC程序（圖2），通過該P(yáng)LC程序，可以將相關(guān)的生產(chǎn)計劃發(fā)送到各分焊線PLC中，并存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中；②同時開發(fā)相關(guān)的解碼程序（圖3），將從同步上位系統(tǒng)中獲取到的特材碼信息，并根據(jù)解碼規(guī)則進(jìn)行解析；③通過在焊裝服務(wù)器上運(yùn)行的Kepware軟件（數(shù)據(jù)采集軟件），將解析完之后的車身信息上傳至服務(wù)器；④再通過上位ANDON系統(tǒng)發(fā)屏軟件編輯相關(guān)的顯示畫面（圖4），并將相關(guān)的畫面信息發(fā)送到現(xiàn)場的LED屏上，顯示當(dāng)前車及生產(chǎn)計劃安排的下3輛車的車身信息，指導(dǎo)作業(yè)人員正確進(jìn)行作業(yè)。

圖3 解碼程序示例

圖4 編輯的顯示畫面

4）新增材料 新增材料如表2所示。

5）安裝調(diào)試注意事宜 包括：①ANDON屏吊裝方式原計劃為通過螺栓與2層護(hù)網(wǎng)上的鋼梁緊固，但在鋼梁上攻絲較為困難、耗時，改為鎖鏈進(jìn)行吊裝卡扣進(jìn)行緊固的方式。②部分ANDON屏安裝過程中與線體設(shè)備干涉，安裝時需要在線體設(shè)備上方作業(yè)，施工不便利等。③系統(tǒng)無法與上位進(jìn)行通信，需要更改上位機(jī)中關(guān)于分焊線PLC的IP地址。④LED屏上顯示的車身信息都為0，需要排查與上位機(jī)的接口程序，增加判斷車身信息有效性的程序段，保證從上位機(jī)獲得信息的準(zhǔn)確性。⑤中控室服務(wù)器上運(yùn)行發(fā)屏軟件控制不了現(xiàn)場的LED屏顯示，需要查看LED屏的配置，重新配置控制卡的編號，確?？刂瓶ň幪柕囊恢滦?。

6）系統(tǒng)優(yōu)化 實(shí)際使用過程中，發(fā)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)安排，有時一期焊裝北線會承接一部分南線車的生產(chǎn)，這部分計劃外的車輛會導(dǎo)致工位指示系統(tǒng)的顯示與實(shí)際生產(chǎn)計劃出現(xiàn)偏差。故重新開發(fā)觸摸屏程序，當(dāng)出現(xiàn)計劃外的生產(chǎn)車輛時，現(xiàn)場作業(yè)人員可以手動通過觸摸屏輸入實(shí)際生產(chǎn)車的車身信息，這樣就保證了實(shí)際生產(chǎn)與生產(chǎn)計劃的一致性。

表2 新增材料

4 結(jié)束語

我司自主實(shí)施進(jìn)行工位指示系統(tǒng)的安裝及程序的開發(fā)與調(diào)試，節(jié)約成本75.2萬元。該系統(tǒng)投入車間使用之后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保證了不同車型共線生產(chǎn)的精準(zhǔn)率，保障了新車型的順利投產(chǎn)。該系統(tǒng)在現(xiàn)場調(diào)試過程中不斷進(jìn)行完善，通過此項目的成功案例希望可以推廣到其他整車行業(yè)。