汽車總裝生產(chǎn)線自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)的分析

溫潤(rùn)根

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，新型的管理理念、生產(chǎn)工藝等如同雨后春筍般浮現(xiàn)，在我國(guó)汽車工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。同時(shí)，也為我國(guó)汽車制造生產(chǎn)中自動(dòng)化水平的提升提供了極大動(dòng)力，使汽車生產(chǎn)全過程變得更加穩(wěn)定與安全，使我國(guó)開始進(jìn)入世界汽車制造大國(guó)的隊(duì)伍當(dāng)中。基于此，本文將對(duì)輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備與流程進(jìn)行分析，并對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成加以闡述。

關(guān)鍵詞：汽車總裝生產(chǎn)線；自動(dòng)輸送控制；自動(dòng)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.053

0 引言

現(xiàn)階段，輸送機(jī)的誕生為汽車制造業(yè)帶來新的生機(jī)與活力，在類型上通常分為滑撬式、積放式與平板式幾種形式。為了使我國(guó)汽車品牌質(zhì)量得到顯著提升，生產(chǎn)成本得到有效降低，需要在汽車生產(chǎn)輸送系統(tǒng)中引入自動(dòng)化控制技術(shù)，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)較為先進(jìn)、高效的現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線。因此，PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等得到了十分廣泛的應(yīng)用。

1 汽車的構(gòu)造與功能

一般情況下，大部分類型的電氣與機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中都十分注重裝配環(huán)節(jié)，裝配過程中主要是進(jìn)行檢測(cè)與機(jī)械調(diào)整工作，保障各個(gè)零件都能夠良好的組成起來構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，使其自身的作用得到充分發(fā)揮。而總裝則是按照相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，將不同類型的零部件整合成一個(gè)整體，也可以說將各個(gè)零部件都安置到相應(yīng)的位置，進(jìn)而完成整體組裝的過程。

汽車作為一個(gè)工業(yè)制成品，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，在構(gòu)造上應(yīng)用到的主要設(shè)備為：車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、電器設(shè)備等。在底盤的下方還具有幾個(gè)系統(tǒng)，分別為轉(zhuǎn)向、行駛、制動(dòng)、操縱與傳動(dòng)等，如若在較為大型的制造廠中，上述設(shè)備則通常分別源自較為獨(dú)立的廠地，然后將其送入到一個(gè)總的裝配車間中進(jìn)行組合工作。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，中型卡車中的微小零件種類為500余種，數(shù)量約為2000件，正常型號(hào)的小轎車在制造中也十分精密，由于各項(xiàng)電器設(shè)備得到了不斷的完善，使其在零件總量的應(yīng)用上甚至超過了卡車配件，由此可見，在汽車總裝方面具有較大的復(fù)雜性[1]。

2 自動(dòng)輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備與流程

2.1 主要設(shè)備

在自動(dòng)輸送系統(tǒng)中，主要包括車身存儲(chǔ)線、內(nèi)飾線、底盤線、發(fā)動(dòng)機(jī)線、車門線、輪胎與座椅輸送線、總裝配線等。

（1）車身存儲(chǔ)線主要功能是將車身由噴漆車間轉(zhuǎn)移到裝配車間中，設(shè)備最為突出的特征便是能夠按照實(shí)際需求，對(duì)不同顏色、類型的車身進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)而為生產(chǎn)流程不斷的進(jìn)行車身供給。

（2）在內(nèi)飾線中，包括內(nèi)飾一線、二線，其中內(nèi)飾一線的功能是內(nèi)飾裝配，二線的主要功能與一線相似，由總裝工藝裝配與輸送空吊具兩方面構(gòu)成。

（3）在底盤線與發(fā)動(dòng)機(jī)線中，根據(jù)相關(guān)工藝要求，對(duì)汽車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等完成裝配工作。

（4）在車門線中，對(duì)轎車的車門進(jìn)行運(yùn)輸、分裝與合裝等。

（5）在座椅、輪胎輸送線中，對(duì)汽車輪胎進(jìn)行合裝與分裝，并且進(jìn)行運(yùn)輸?shù)龋罱K在總配線、外觀檢測(cè)線中進(jìn)行裝配工作，保障整個(gè)達(dá)標(biāo)以后，使整車順利下線。

2.2 輸送系統(tǒng)流程

在車身完成涂裝工作后，便開始進(jìn)行總裝，對(duì)于一些具有特殊裝配需求的汽車來說，需要采用多樣化的輸送設(shè)備來實(shí)現(xiàn)裝配操作，以此來促進(jìn)全部裝配工作的完成，使成品車輛順利下線。在整個(gè)車輛均順利完成涂裝工作以后，利用滑動(dòng)式輸送的方式將整個(gè)車身運(yùn)輸?shù)街贫ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行裝配，在升降段中還會(huì)以較快的速度上升到一定高度后進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，使信號(hào)被發(fā)生到其他停止器當(dāng)中，懸鏈推桿帶著相應(yīng)的吊具離開裝載工位后，促進(jìn)整個(gè)推車機(jī)的順利完成，升降段繼續(xù)發(fā)生動(dòng)作，然后迎接下一輛汽車車身的到來。

在存儲(chǔ)區(qū)中，最為重要的功能便是清理，對(duì)于汽車生產(chǎn)中需要的設(shè)備來說，在存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行涂漆處理以后，需要將車身按照一定的順序排列，然后完成總線的運(yùn)輸工作。在存儲(chǔ)區(qū)域中具有緩沖功能，對(duì)車身進(jìn)行涂裝時(shí)，空吊具能夠利用升降機(jī)達(dá)到緩沖區(qū)域中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在總裝車間中進(jìn)行車輛的加工與生產(chǎn)，時(shí)長(zhǎng)為3h。如若存儲(chǔ)區(qū)中的車身沒有與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相符合，則需要利用分道岔進(jìn)行返回，運(yùn)輸?shù)椒祷鼐€路中，進(jìn)行二次輸送。一般情況下，經(jīng)過噴漆處理以后的車身可以直接被運(yùn)輸?shù)娇傃b線的輸送當(dāng)中，無需從存儲(chǔ)區(qū)域中經(jīng)過[2]。

在整個(gè)汽車生產(chǎn)和制造的過程中，輸送系統(tǒng)在其中承擔(dān)著十分重要的責(zé)任，采用現(xiàn)代化的輸送設(shè)備與電氣控制體系能夠?qū)ζ嚿a(chǎn)線的自動(dòng)化方面有較大的促進(jìn)作用，進(jìn)而保障整個(gè)系統(tǒng)能夠安全、可持續(xù)的工作運(yùn)行?？茖W(xué)正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車生產(chǎn)線的自動(dòng)化，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的穩(wěn)定性，使故障發(fā)生的概率得到顯著的降低。而將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到輸送系統(tǒng)當(dāng)中，便能夠?qū)崿F(xiàn)提升生產(chǎn)效率，降低成本投入水平的重要作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化的生產(chǎn)，保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性與安全性，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 升降機(jī)轉(zhuǎn)掛控制

系統(tǒng)能夠?qū)⑼科岷蟮能嚿磙D(zhuǎn)掛到車身的儲(chǔ)存線當(dāng)中，并且通過讀址器將車身橇體上的載體代碼進(jìn)行讀取，并且將數(shù)據(jù)信息上傳到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，對(duì)于不同車身的吊具來說，可以通過各自的地址代碼選取不同的吊具，并且儲(chǔ)存到不同的線中。升降機(jī)的運(yùn)行過程為：?jiǎn)?dòng)→低速→高速→低速→停止，系統(tǒng)使用軟啟動(dòng)的方式，然后通過高速運(yùn)行來提升生產(chǎn)率，在低速運(yùn)行后停止，明確定位以此來減輕對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。

3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

在汽車工業(yè)領(lǐng)域中，以往的電氣控制系統(tǒng)通常是采用集中式控制模式，但是在控制系統(tǒng)中存在一定的缺陷，例如，現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線、配電盤的數(shù)量較多，致使施工較為復(fù)雜，且線路較長(zhǎng)，導(dǎo)致操作難度提升。在上世紀(jì)90年代，信息技術(shù)不斷發(fā)展，以往集中控制模式逐漸退出歷史舞臺(tái)，計(jì)算機(jī)控制模式得到廣泛的應(yīng)用，新模式的核心為PLC，使以往傳統(tǒng)的密集型電纜、電控柜組的被動(dòng)力控制器件、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊等被替代。利用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行管理、監(jiān)控、變成等，實(shí)現(xiàn)中層控制與底層控制中數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的高效通訊。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

目前汽車自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)中的主要構(gòu)成為：工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC控制系統(tǒng)等。

（1）所謂的工業(yè)以太網(wǎng)主要是指存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的局域網(wǎng)，屬于一種工業(yè)單元網(wǎng)絡(luò)存在，能夠?qū)⒆詣?dòng)化系統(tǒng)有效相連，并且為PC機(jī)與工作站提供高效的通訊，實(shí)現(xiàn)廣泛、高效、開放性的網(wǎng)絡(luò)順利建成，具有較強(qiáng)的通信功能。

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線主要是一種數(shù)字通訊系統(tǒng)，能夠與現(xiàn)場(chǎng)裝置相聯(lián)合，起到十分顯著的控制作用。在本文研究的系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線采用的是

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I/O網(wǎng)絡(luò)，也可稱為是Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)[3]。

將汽車制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合后，利用工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，有利于促進(jìn)汽車生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化控制，并且能夠取得十分明顯的效果。

3.2 總線生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

從層次方面來看，可以將自動(dòng)化控制系統(tǒng)劃分為不同層次，分別為控制層、管理層、設(shè)備層。上位機(jī)與下位機(jī)等數(shù)據(jù)通信采用系統(tǒng)的通信單元，并且對(duì)控制系統(tǒng)的管理層、控制層等相連接，主控制器中PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通訊網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，主要的構(gòu)成部分如下：PLC主機(jī)、Profibus網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線、24VDC數(shù)字量模塊、與工業(yè)以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)通訊處理器、終端顯示、變頻器、傳感器、IP67型輸入與輸出模塊等。其中，傳感器主要使用的是+24V，三線制現(xiàn)場(chǎng)快速接插件式；終端顯示主要是自動(dòng)化運(yùn)輸過程中的數(shù)值大小、所產(chǎn)生的故障等，其功能在于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，控制功能主要由菜單系統(tǒng)完成。使用的變頻器需要與RS485穿行接口標(biāo)準(zhǔn)相符合，并且最多可以將31臺(tái)變頻器在同一時(shí)間連接到PC中，在操作方面主要是通過相關(guān)數(shù)字量、數(shù)字鍵盤、RS485穿行接口來實(shí)現(xiàn)。

4 輸送控制系統(tǒng)的無功功率及補(bǔ)償

在三相交流電力系統(tǒng)中，各相電壓與電流的幅度應(yīng)保持在相同水平，在相位差上呈現(xiàn)120°的對(duì)稱狀態(tài)，但是，由于汽車總裝生產(chǎn)線中的各項(xiàng)元件參數(shù)有些并不具備非線性特征，加之負(fù)載變化具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，可能產(chǎn)生多樣化故障都能夠，理想狀態(tài)實(shí)質(zhì)上不可能存在，因此產(chǎn)生了電能質(zhì)量問題，而我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量方面的研究，主要是無功補(bǔ)償方面。

一般情況下，電源不但會(huì)為用電設(shè)備提供有功功率，還會(huì)提供一些無功功率。而電力系統(tǒng)中的無功損耗主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面為輸電系統(tǒng)自身無功，另一方面為負(fù)荷對(duì)功力的消耗。在輸電系統(tǒng)中，自身吸收的無功功率主要為非線性負(fù)荷、感性負(fù)荷等，使用日光燈、異步電機(jī)等，這些負(fù)載中部分容量較大在啟動(dòng)中將不可避免的產(chǎn)生較大的無功功率對(duì)其進(jìn)行的補(bǔ)償措施主要為：（1）提升用電系統(tǒng)與負(fù)載功率因素，縮小設(shè)備容量，進(jìn)而減少功率消耗；（2）保障電網(wǎng)、受電端電壓的穩(wěn)定性，使供電質(zhì)量提升，在長(zhǎng)距離輸送過程中通過對(duì)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置保障系統(tǒng)穩(wěn)定性，提升輸電能力。

5 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)階段汽車自動(dòng)輸送系統(tǒng)中主要構(gòu)成為工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC自動(dòng)化系統(tǒng)，在實(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)車間數(shù)據(jù)管理體系與中級(jí)控制的結(jié)合，使系統(tǒng)的功能得到充分發(fā)揮，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)汽車制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展。

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