動(dòng)態(tài)BUFFER 在車企裝焊車間的應(yīng)用研究

張艷清

(北京奔馳汽車有限公司技術(shù)維護(hù)，北京 100176)

隨著工業(yè)生產(chǎn)與物流技術(shù)的快速發(fā)展，車企行業(yè)對于生產(chǎn)線上的工件儲(chǔ)備以及工件的搬運(yùn)有了更高的要求，儲(chǔ)備區(qū)的位置以及形式有了很大的變化。本文介紹的動(dòng)態(tài)BUFFER主要是基于北京奔馳MFA 前驅(qū)車工廠裝焊車間所使用的存儲(chǔ)區(qū)，以車身前端總成儲(chǔ)備區(qū)為例，該動(dòng)態(tài)BUFFER 系統(tǒng)主要引用了戴姆勒開發(fā)研制的機(jī)器人技術(shù)包，通過PLC 接收到的傳感器信息判斷存儲(chǔ)區(qū)具體碼位信息，并控制機(jī)器人將工件放到相應(yīng)的BUFFER 位置，同時(shí)采用先進(jìn)先出的原則對系統(tǒng)進(jìn)行編程。除此之外，還必須考慮到該車身前端是一條包括五種車型混合生產(chǎn)的線體，在動(dòng)態(tài)BUFFER 采用先進(jìn)先出原則的基礎(chǔ)上，必須通過相應(yīng)的邏輯將五種車型的先后順序進(jìn)行確定，防止出現(xiàn)與車身其他部件不匹配的現(xiàn)象，同時(shí)機(jī)器人根據(jù)PLC 發(fā)出的指令，不僅按照順序從上一個(gè)工位將工件取出放到動(dòng)態(tài)BUFFER 上面，還要根據(jù)PLC 發(fā)出的指令將工件從動(dòng)態(tài)BUFFER 上取出放到線體的下一個(gè)工位，所以PLC邏輯編輯也是本文需要考慮的主要因素之一。接下來主要通過對動(dòng)態(tài)BUFFER 系統(tǒng)的硬件組成、機(jī)器人技術(shù)包以及PLC功能塊三方面介紹在裝焊車間的應(yīng)用情況。

1 硬件組成

該文主要采用了西門子公司提供的PLC 作為主控制單元，KUKA 公司提供的機(jī)器人并集成了戴姆勒開發(fā)的DYB 動(dòng)態(tài)BUFFER 技術(shù)包，MURR 公司提供的MURR 模塊，西門子公司提供的人機(jī)界面EBF 屏以及線體商機(jī)加工制作的存儲(chǔ)區(qū)貨架。動(dòng)態(tài)BUFFER 上每一個(gè)存儲(chǔ)位均有接近開關(guān)感應(yīng)上面是否存儲(chǔ)工件，傳感器感應(yīng)到的信號(hào)傳輸給MURR 模塊，MURR 模塊通過Profinet 通訊協(xié)議傳輸給PLC，PLC 接收到動(dòng)態(tài)BUFFER當(dāng)前的碼位信息后，會(huì)給機(jī)器人發(fā)送貨架的坐標(biāo)信息，這樣機(jī)器人根據(jù)PLC 發(fā)來的坐標(biāo)信息將抓起的工件放到BUFFER區(qū)域相應(yīng)的位置進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)下一個(gè)工位沒有工件時(shí)，PLC會(huì)根據(jù)先進(jìn)先出原則給機(jī)器人發(fā)送存儲(chǔ)區(qū)坐標(biāo)信息，機(jī)器人收到信息后將相應(yīng)BUFFER 區(qū)域位置的工件抓起并放到下一個(gè)工位。通過EBF 屏操作人員可以看到現(xiàn)場BUFFER 貨架上存放工件的具體信息，同時(shí)也可以對BUFFER 某一個(gè)位置是否存儲(chǔ)工件，存儲(chǔ)哪一種車型工件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。圖1 顯示的是動(dòng)態(tài)BUFFER 系統(tǒng)的硬件組成圖。

2 機(jī)器人技術(shù)包

圖1 動(dòng)態(tài)BUFFER 系統(tǒng)硬件組成

動(dòng)態(tài)BUFFER 的實(shí)現(xiàn)主要依靠機(jī)器人作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)器人的軌跡以及邏輯編程則是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)BUFFER 的重要組成部分。機(jī)器人編程主要基于戴姆勒開發(fā)研制的動(dòng)態(tài)BUFFER技術(shù)包DAI_DYB，其主要包括DAI_DYB.DAT 文件和DAI_DYB.SRC 文件。根據(jù)工藝要求，該技術(shù)包涉及的動(dòng)態(tài)BUFFER 參數(shù)變量均是在文件DAI_DYB.DAT 中進(jìn)行定義與設(shè)置。表1 顯示的是關(guān)于該技術(shù)包所涉及的五類參數(shù)以及對應(yīng)的功能描述。

表1 技術(shù)包涉及參數(shù)

動(dòng)態(tài)BUFFER 機(jī)器人軌跡編程以及與PLC 之間關(guān)于BUFFER 位置信息交互主要依靠技術(shù)包中提供的DAI_DYB.SRC文件。根據(jù)上述介紹可以知道，動(dòng)態(tài)BUFFER 系統(tǒng)主要是依靠PLC 接收到車身信息以及通過傳感器得知BUFFER 各個(gè)存儲(chǔ)位置信息，通過相應(yīng)的邏輯判斷將結(jié)果信息傳輸給機(jī)器人，而連接PLC 與機(jī)器人的軟件接口主要是依靠DAI_DYB.SRC 文件中提供的技術(shù)包語句來實(shí)現(xiàn)的。表2 是DAI_DYB.SRC 文件中提供的動(dòng)態(tài)BUFFER 所需要的技術(shù)包指令。

3 PLC 功能塊

動(dòng)態(tài)BUFFER 所采用的PLC 功能塊是戴姆勒與西門子聯(lián)合編訂的FC4030 功能塊，其主要功能是管理動(dòng)態(tài)BUFFER 的存儲(chǔ)情況，通過變量表設(shè)定的信息對動(dòng)態(tài)BUFFER 的分區(qū)及管理進(jìn)行明確的規(guī)定。外圍傳感器將BUFFER 位置信息傳輸給變量表，PLC 根據(jù)變量表收集的信息進(jìn)行邏輯判斷，將判斷結(jié)果傳送給FC4030 功能塊相應(yīng)的管腳，這樣PLC 將相應(yīng)坐標(biāo)信息傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)收到的坐標(biāo)值信息做出相應(yīng)的動(dòng)作。圖2 是FC4030 功能塊管腳信息。

表2 技術(shù)包涉及指令

圖2 FC4030 功能塊

該功能塊主要是通過3 個(gè)DB 塊來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)BUFFER 功能的，PLC 通過識(shí)別車型信息傳感器將車型信息傳輸給PLC中的DB_VaLi 中，該DB 塊主要存儲(chǔ)車型信息等變量參數(shù)，機(jī)器人將該件放到PLC 指定的BUFFER 位置上后，會(huì)在人機(jī)界面上BUFFER 的該位置顯示該工件車型信息；BUFFER 上的傳感器將信號(hào)傳輸給PLC 中，PLC 會(huì)根據(jù)相應(yīng)的邏輯判斷將BUFFER 上需要放件的坐標(biāo)位置傳輸給DB_PuLi 中，該DB 塊主要存儲(chǔ)機(jī)器人即將抓取或放件的坐標(biāo)位置，當(dāng)線體滿足機(jī)器人抓取或放件條件時(shí)，PLC 就會(huì)將DB_PuLi 中的坐標(biāo)位置信息通過FC4030 傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人就會(huì)按照相應(yīng)的坐標(biāo)信息去相應(yīng)的BUFFER 位置抓取或放工件；在裝焊車間中，線體內(nèi)的動(dòng)態(tài)BUFFER 機(jī)器人有的只承擔(dān)從BUFFER 區(qū)域抓取工件的任務(wù)，有的承擔(dān)向BUFFER 區(qū)域放工件的任務(wù)，有的甚至承擔(dān)向BUFFER 區(qū)域放完工件后又從BUFFER 區(qū)域抓取工件放到下一個(gè)工位。針對上述情況，PLC 也會(huì)收集BUFFER 區(qū)域臨近工裝胎坐標(biāo)位置并存儲(chǔ)到DB_EAPL 中。當(dāng)機(jī)器人將工件放到相應(yīng)BUFFER 位置后，在人機(jī)界中，BUFFER 區(qū)域各個(gè)位置顯示相應(yīng)工件的車型信息，存放時(shí)間等信息。同時(shí)，在人機(jī)界面上，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，還可以手動(dòng)選取機(jī)器人需要抓取指定車型工件。

4 結(jié)語

本文主要采用了機(jī)器人技術(shù)，PLC 技術(shù)以及戴姆勒開發(fā)出的技術(shù)包，并將動(dòng)態(tài)BUFFER 成功的應(yīng)用到了裝焊線體當(dāng)中。通過PLC 準(zhǔn)確的邏輯判斷，機(jī)器人快速的執(zhí)行，BUFFER 區(qū)域合理的規(guī)劃，不僅大大提高了物流存儲(chǔ)效率，也節(jié)省了大量的人力，使得動(dòng)態(tài)BUFFER 得到了更為廣泛的應(yīng)用。