基于ERP信息管理的智能化焊接生產(chǎn)線物料配送控制系統(tǒng)設(shè)計

張 強(qiáng)，樊志鵬，王偉譞

（中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司，遼寧 大連 116000）

引言

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，給汽車銷量帶來巨大的創(chuàng)新，汽車生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能需求得到逐漸提高，給汽車制造生產(chǎn)線提出更大的挑戰(zhàn)。焊接生產(chǎn)線作為汽車制造生產(chǎn)線當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)能與質(zhì)量的重要方式，同時還能有效滿足消費(fèi)者消費(fèi)理念與需求，提升汽車銷售業(yè)績。除此之外，汽車制造業(yè)作為制造業(yè)當(dāng)中的主要行業(yè)，如何實行智能化、自動化制造對于汽車行業(yè)具有非常重要的作用。

1 智能化焊接生產(chǎn)線的可行性分析

1.1 輸送方式研究

車輛焊接生產(chǎn)線作為生產(chǎn)的主要傳輸系統(tǒng)，是為了確保能有效完成pallet傳輸工作，便于維修人員進(jìn)行后期維護(hù)，能有效降低機(jī)器故障率。該生產(chǎn)線主要利用GEOpallet與高速滾床傳輸原理，合理調(diào)整了車間和車身底板之間的傳輸途徑和效率。根據(jù)pallet工作位置不同性，將其有效輸送到目標(biāo)位置，讓車體在焊接過程當(dāng)中，能提高輸送效率和生產(chǎn)效率，現(xiàn)階段企業(yè)將滾床分為三種常見類型。其中第一類滾床具有升降功能，能對pallet進(jìn)行精準(zhǔn)定位，通常應(yīng)用于后輪罩滾邊工位、VISION工位、CEO工位；第二類滾床不具備升降功能，通常利用編碼尺為基礎(chǔ)，來有效實施pallet定位功能，應(yīng)用于機(jī)器人loading工位、補(bǔ)焊工位、機(jī)器人涂膠工位等；第三類滾床與第二類滾床性質(zhì)相似，同樣不具有任何升降功能，但能合理控制pallet啟動、停止等功能，一般被應(yīng)用于人工檢測工位、idle工位、空中pallet等生產(chǎn)線方面。

1.2 可編程控制器系統(tǒng)

當(dāng)出現(xiàn)一些特殊要求時，企業(yè)可合理使用rockwell公司所生產(chǎn)的自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)實際需求，來設(shè)計高效率的控制系統(tǒng)，再利用DeviceNet總線的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，DeviceNet總線控制網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

這種系統(tǒng)正常使用AB品牌的PLC，在應(yīng)用于該類型工位時，可根據(jù)滿足企業(yè)實際要求，來編輯高效率程序結(jié)構(gòu)，對故障維護(hù)、安全防護(hù)、物料傳輸?shù)确矫嬖O(shè)計詳細(xì)的程序設(shè)置，將生產(chǎn)信息的詳細(xì)情況顯示在HMI上，有利于保證運(yùn)行狀態(tài)。

1.2.1 硬件設(shè)計

硬件設(shè)計包含范圍較廣，如位置編碼器板卡、動態(tài)制動電阻、PF755變頻器、SEW高速比電器等。硬件設(shè)計的內(nèi)部接線結(jié)構(gòu)如下頁圖2所示。

1.2.2 電路接線設(shè)計

電機(jī)編碼器主要是通過控制信號來連接變頻器，而變頻器是控制輸出電流系數(shù)來進(jìn)一步了解電機(jī)運(yùn)行基本情況，從而有效控制電機(jī)閘門的關(guān)閉與開啟。

1.2.3 程序編寫

在程序編寫時，工作人員設(shè)計編碼器數(shù)字范圍，將準(zhǔn)確值定義在0～5 100內(nèi)，當(dāng)pallet前進(jìn)時，編碼器編號會出現(xiàn)0～5 100的數(shù)字，這種特殊的編碼方式被稱為count up。如果編碼器數(shù)字是由5100-0這種順序變化，可使用count Down方式，提高編碼效率。為了提高交接效率，有效解決前后滾床同時動作問題，可在編碼設(shè)備設(shè)置對前后滾床不相關(guān)計數(shù)值[1]。

1.2.4 安全防護(hù)

在焊接車間內(nèi)，具有大量的操作人員、機(jī)器人、輸送設(shè)備交互行為，為了提高人員和設(shè)備安全性，要合理調(diào)整控制系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)內(nèi)存在很多安全設(shè)備，如安全地毯、急停按鈕、安全門鎖和激光區(qū)域掃描器等[2]，一旦那件設(shè)備出現(xiàn)問題，都會給工作人員安全造成嚴(yán)重威脅。因此要選擇合適的SIL3.PLe安全等級，利用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)與Ethernet網(wǎng)絡(luò)傳輸信號與安全信號，將常規(guī)設(shè)備與安全控制相融合，提高系統(tǒng)整體安全性，確保機(jī)操作人員安全。

1.2.5 功能設(shè)計

針對焊接生產(chǎn)線ERP信息管理要求，本文設(shè)計的生產(chǎn)線不僅具有基本的焊接配料組裝功能，還有生產(chǎn)監(jiān)控管理、人力調(diào)配、物料管理三個主要功能。各功能實現(xiàn)主要通過生產(chǎn)線主體、軟件、電氣控制三者相互配合。其中生產(chǎn)線主體主要由物料傳送裝置和機(jī)器人及視覺檢測環(huán)節(jié)構(gòu)成，電氣控制部分主要以三菱PLC為核心，軟件部分包含用戶端、生產(chǎn)端和管理端，監(jiān)控裝置有PC機(jī)和人機(jī)界面。而生產(chǎn)監(jiān)控是對生產(chǎn)過程的管理，在單元生產(chǎn)線上對生產(chǎn)操作的質(zhì)量進(jìn)行評價，并及時將產(chǎn)品質(zhì)量情況傳輸?shù)焦芾斫K端，再讓管理人員根據(jù)規(guī)定對各生產(chǎn)線進(jìn)行維護(hù)管理。同時，生產(chǎn)監(jiān)控功能通常是由多個設(shè)備合作進(jìn)行，尤其是機(jī)器視覺系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人完成焊接工作后，再讓傳送帶將工件傳送到生產(chǎn)線末端的機(jī)器視覺處供圖像系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷并將質(zhì)量信息上傳至PLC中，由PLC指示機(jī)器人下一步操作，這些數(shù)據(jù)也將由PLC處理后在管理端中顯示，供管理人員對生產(chǎn)線工況進(jìn)行分析和管理。

1.3 工裝切換方案

現(xiàn)階段我國逐漸在嘗試突破傳統(tǒng)思路，設(shè)計多樣化工裝及時切換程序，人們將這種結(jié)構(gòu)稱作OPENGATE，可給SDY工廠5+1個車型帶來專業(yè)數(shù)據(jù)，其主要是為工裝GATE帶來豐富的來車信息，等到所有工作車輛達(dá)到指定位置后，再利用工裝完成車輛焊接任務(wù)[3]。通過智能化方式實施GATE存儲是整個過程的關(guān)鍵點(diǎn)，同時對生產(chǎn)線進(jìn)度提出了較高的要求，不能存在卡滯現(xiàn)象（如表1所示）。

表1 總拼工位設(shè)計對比

1.3.1 工裝底座和GATE定位

中央地板是為了將總成按照規(guī)定要求進(jìn)行固定，還能應(yīng)用于總拼工位尺寸調(diào)整，在這些方面都具有非常重要的意義。

1.3.2 導(dǎo)軌底座布局

底座布置一般會安裝在混凝腳板上，這種地腳板正常會使用固定OPENGATE的標(biāo)準(zhǔn)組件來構(gòu)成，為了提高荷載均勻性，會在地板與地腳板間會增設(shè)環(huán)氧樹脂，在利用固定的化學(xué)螺栓與地腳螺栓進(jìn)行固定[4]。

1.3.3 Y向移動軌道組件

移動軌道組件內(nèi)含有多樣化部件，而導(dǎo)軌與齒條作為其中最重要環(huán)節(jié)，一般要使用螺栓固定在焊接部件，且在支架下安裝軸承滾輪，這種滾輪通常在固定C型導(dǎo)軌上滑動。而防旋轉(zhuǎn)組件是由兩個立式氣缸組成，這兩個氣缸能夠在移動當(dāng)中，提高系統(tǒng)剛度[5]。

2 結(jié)語

我國目前正處于快速發(fā)展階段，人們對于需求質(zhì)量提出更高的要求，車輛的品質(zhì)受到很多人士關(guān)注，作為制造業(yè)當(dāng)中的重要組成部門，汽車制造智能化是未來發(fā)展的必然趨勢。想要徹底實現(xiàn)汽車制造智能化，就需要豐富的科技技術(shù)，不能忽視設(shè)計階段的智能化問題，只能將所有程序合理智能化，才能真正意義上實現(xiàn)智能化設(shè)計。