汽車機(jī)運(yùn)線自動化控制系統(tǒng)新車型通過性分析

田 敏，方愛學(xué)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東青島 266555）

0 引言

多種汽車車型共線兼容性生產(chǎn)已成為大部分汽車制造業(yè)的發(fā)展趨勢，共線生產(chǎn)不僅能快速實(shí)現(xiàn)新車型的排產(chǎn)和訂單式生產(chǎn)，也能大大降低生產(chǎn)的成本。多種車型共線下的生產(chǎn)線，在新車型導(dǎo)入時不僅要考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)的可通過性和兼容性，也要考慮自動化控制系統(tǒng)的兼容性和通過性，同時由于自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行和效率，直接影響著生產(chǎn)運(yùn)行的效率和設(shè)備的維護(hù)成本，所以在新車型的方案評估之初，必須綜合考慮整個機(jī)運(yùn)控制系統(tǒng)的通過性和可維護(hù)性。

對新款車型在公司整車工廠整個機(jī)運(yùn)輸送設(shè)備自動化控制系統(tǒng)通過性的分析，根據(jù)自動化控制系統(tǒng)干涉點(diǎn)、特殊工藝要求、生產(chǎn)運(yùn)行效率要求和安全運(yùn)行的需求，確定控制系統(tǒng)兼容新車型的改造點(diǎn)，保證新老車型在自動化控制系統(tǒng)的通過性。

1 機(jī)運(yùn)輸送線自動化控制系統(tǒng)通過性改造原則

1.1 輸送控制系統(tǒng)通過性簡介

控制新車型的兼容性、通過性需綜合考慮輸送設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)、制造工藝、生產(chǎn)線布局、工藝設(shè)備、物料配送、生產(chǎn)運(yùn)行效率、設(shè)備維修等方面的通過性，主要分析在滿足其他通過性的情況下，討論機(jī)運(yùn)輸送設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的可行性。機(jī)運(yùn)輸送系統(tǒng)的線路如圖1 所示。

圖1 機(jī)運(yùn)輸送系統(tǒng)路線

機(jī)運(yùn)輸送自動化控制系統(tǒng)功能涵蓋機(jī)運(yùn)設(shè)備的單元設(shè)備動作、報警、連鎖和狀態(tài)的控制，同時具有與車身交接和工藝有關(guān)的輔助識別功能，為了保證生產(chǎn)運(yùn)行的自動化，還設(shè)置安全連鎖等功能。要分析機(jī)運(yùn)線自動化控制系統(tǒng)的新車型通過性，主要從以下4 個方面考慮：

（1）新車型在機(jī)運(yùn)線的車身交接點(diǎn)位置的工藝差異。

（2）新車型在機(jī)運(yùn)輸送線路由分道點(diǎn)的路由要求。

（3）新車型在輸送線路中與工藝要求關(guān)聯(lián)的要求。

（4）新車型的特殊工藝要求。

1.2 輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計原則

新車型在現(xiàn)有生產(chǎn)線上進(jìn)行通過性改造，首先必須根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行兼容性的設(shè)計，在無法滿足兼容性的情況下，再考慮進(jìn)行升級設(shè)計，并考慮兼容現(xiàn)有車型的生產(chǎn)和效率。輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計遵循以下4 點(diǎn)原則：

（1）新車型的控制功能必須兼容現(xiàn)有車型的生產(chǎn)和效率，盡量減少新加功能和工藝，增加的新功能不能降低現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍。

（2）為新車型增加控制功能的同時，必須考慮控制系統(tǒng)軟硬件的兼容性，包括物理兼容性和性能兼容性。由于新車型項(xiàng)目屬于階段性、持續(xù)性的改造，所以必須考慮為將來的可能的變化留有一定的改造空間。

（3）考慮控制系統(tǒng)改造后的整體性和可維護(hù)性。新車型的功能必須作為整個控制系統(tǒng)的一部分進(jìn)行整體融合，不能單獨(dú)控制，新增加的軟硬件盡量考慮同類性，新增加的功能盡量按照已有的模式進(jìn)行設(shè)計，方便維修人員盡快熟悉和維護(hù)設(shè)備。

（4）新車型的改造工作量需綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際的施工窗口和施工成本。

2 新車型的機(jī)運(yùn)控制系統(tǒng)通過性分析及改造

以F 車型為例進(jìn)行分析。首先分析F 車型與現(xiàn)有車型的尺寸差異及特殊工藝要求，根據(jù)機(jī)械方面給出的新車型在載體上的位置確定各交接點(diǎn)的通過性，根據(jù)工藝方面的要求，確認(rèn)工藝連鎖點(diǎn)需改造或增加連鎖功能，根據(jù)新加的功能確定現(xiàn)有控制系統(tǒng)軟硬件的兼容性和可維護(hù)性。

2.1 新車型的尺寸差異及工藝要求（表1）

表1 新車型與現(xiàn)有車型的尺寸差異及工藝要求

由此看出，F(xiàn) 車型在外形尺寸上與現(xiàn)有車型相差較大，在載體上的位置需要新增定位支撐，在交接時上下件位需要新加車身裙邊支撐裝置和獨(dú)立舉升裝置，路由選擇上需考慮不能進(jìn)入的區(qū)域，而且車身?xiàng)l碼方向不同于現(xiàn)有車型。

2.2 交接點(diǎn)的通過性及改造

在焊裝、涂裝、總裝輸送線的各交接點(diǎn)需要根據(jù)A 車型的信息，選擇正確的停位，啟動合適的交接支撐，因此首先需要有車型信息。在焊裝車間，F(xiàn) 車型獨(dú)立使用一條主線，因此不存在車型識別的需要。在涂裝車間，車型的識別采用兩種方式，地面輸送線所在的交接點(diǎn)采用自動掃描裝置掃描條碼的方式識別車型；空中輸送線采用RFID 讀取載體信息的方式獲得車型。在總裝車間，地面輸送線交接點(diǎn)采用自動掃描裝置掃描條碼的方式；空中輸送線采用視覺識別的方式獲得車型。地面輸送線車型識別系統(tǒng)如圖2 所示，空中輸送線車型識別系統(tǒng)如圖3 所示。

圖2 地面輸送線車型識別系統(tǒng)

圖3 空中輸送線車型識別系統(tǒng)

由于車條碼方向與現(xiàn)有車型不同，所以必須考慮在地面輸送線的交接點(diǎn)區(qū)域新增用于新車型的自動掃描裝置。

2.3 分道點(diǎn)的改造

車身區(qū)域mis 分道點(diǎn)。此分道點(diǎn)只需要區(qū)分出F 車型與其他車型的差異點(diǎn)，從而針對F 車型進(jìn)行道次邏輯的控制。對比各車型的側(cè)面圖，能看到F 車型在側(cè)面尺寸上與其他車型區(qū)別明顯，可以通過檢測側(cè)面車身尺寸的方式，進(jìn)行車型區(qū)分（圖4）。

圖4 各車型側(cè)面尺寸對比

2.4 輸送控制系統(tǒng)硬件及軟件改造

由于交接點(diǎn)新增了支撐機(jī)構(gòu)，相應(yīng)的控制系統(tǒng)的硬件和軟件也需要進(jìn)行改造。典型的輸送控制系統(tǒng)的硬件框架如圖5 所示。

圖5 輸送控制系統(tǒng)硬件框架

由于輸送控制系統(tǒng)已使用近10 年，并經(jīng)過多次項(xiàng)目改造，因此當(dāng)新增機(jī)械裝置和控制硬件時，需要對控制系統(tǒng)的硬件兼容性進(jìn)行評估，硬件評估內(nèi)容包括：PLC 的程序內(nèi)存、PLC 機(jī)架空余模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)空余接口、BS 站空余操作位、IO 模塊空余輸入輸出點(diǎn)；軟件評估內(nèi)容包括：程序版本、現(xiàn)有通信模塊支持的通信協(xié)議、控制器模塊的CIP 數(shù)量、D 網(wǎng)通信的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。新增的機(jī)械裝置的設(shè)計，需要交接點(diǎn)上下件側(cè)的控制系統(tǒng)分別增加4 個操作點(diǎn)、16 個IO 點(diǎn)；上件側(cè)新增一套自動條碼掃描裝置，對控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行排查后，控制系統(tǒng)硬件改造點(diǎn)見表2。

表2 控制系統(tǒng)硬件改造點(diǎn)

3 結(jié)束語

通過對比新車型與現(xiàn)有車型的差異點(diǎn)，根據(jù)機(jī)運(yùn)線的工藝路線，總結(jié)出通過性改造中的3 個重要部分：交接點(diǎn)、分道點(diǎn)和控制系統(tǒng)的軟硬件。通過這種分析方式，能夠比較全面的確定新車型項(xiàng)目對機(jī)運(yùn)控制系統(tǒng)的改造內(nèi)容，有利于盡快明確改造工作量，控制項(xiàng)目成本，同時做到與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。