安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用分析

黃初敏（東風柳州汽車有限公司,廣西 柳州 545005）

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安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用分析

黃初敏
（東風柳州汽車有限公司,廣西 柳州 545005）

摘 要：為控制汽車整體制造成本，切實保障汽車焊裝控制系統的安全性，當前的汽車生產制造廠商都開始逐漸拋棄傳統的焊裝模式，逐漸過渡到高效化、智能化、安全化以及自動化的焊裝控制系統。鑒于此，本研究主要研究安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用，針對汽車焊裝自動化控制硬件系統與軟件系統進行了詳盡的探討，旨在為推動汽車焊裝自動化控制技術的發展貢獻自己的綿薄之力。

關鍵詞：安全總線；汽車焊接；自動化

隨著科學技術與信息化技術的不斷發展，其在各行各業中的應用越來越廣泛，從而有效推動了現代工業的發展，為工業生產實現全面自動化提供了極為有利的條件。安全總線系統的應用能夠將安全技術集成到標準控制系統當中，促使安全集成控制器能夠選擇相同的總線使得標準的I/O與安全故障I/O之間實施通信，保障舊的總線系統能夠與新興系統進行整合，其能夠促進焊裝車間控制系統軟件更易閱讀與維護，為汽車焊裝自動化控制打下了堅實的基礎[1]。

1 汽車焊裝自動化控制硬件系統分析

焊裝車間根據實際情況能夠劃分為幾個獨立的控制部分，比如根據同一平臺的生產線劃分成單獨的控制部分。在汽車焊裝自動化控制當中，通過設備層、監控層以及控制層的分開控制，分別在各個層次采用不同的軟硬件設施，分別實現不同的功能。

1.1 汽車焊裝設備層

設備層指的是PLC控制系統當中的現場電氣設施，比如機器人、無線射頻讀寫設施、激光區域掃描開光、光幕、掃描槍、遠程模塊以及變頻器等。隨著現代化工業的不斷發展，基于總線技術的網絡集成自動化已經逐漸發展成汽車焊裝自動化控制中的熱點技術：比如Interbus、Profibus以及DeviceNet等技術已經獲得了廣泛的推廣應用。

1.2 汽車焊裝控制層

控制側是通過安裝在焊裝車間中的自動化生產線的PLC系統夠坦誠，比如，ANDON系統信息采集PLC控制系統、左/右側圍PLC控制系統、主頻線PLC控制系統以及地板線PLC控制系統等。汽車焊裝車間的PLC控制系統分布于各個不同的地方，而各個PLC控制系統則直接接入對應地區的基于管理型的工業以太網交換機當中，以此來構建冗余結構，最后再介入到車間的監控層當中。

1.3 汽車焊裝監控層

監控層主要是通過安裝于車間中控室當中ANDON系統服務器、監控管理系統服務器以及其他有關生產管理系統共同構成。車間監控管理系統主要具有上位監控與管理的作用。生產車間監控管理系統服務器通過直接接收來自廠級MEC(Manufacturing Execution System)制定的計劃，然后各個生產線則根據該計劃來完成自身的生產任務。然后，生產車間監控管理系統服務器再將現實的生產實情反饋給廠級的MES系統，然后廠級EMS系統再將各種信息進行匯總分析，針對各個生產車間進行相應的協調。

1.4 汽車焊裝安全總線

基于當前汽車焊裝的實際情況，全球幾家大規模的自動化系統公司，比如Rockwell、Siemens等，通過與幾家傳感器生產公司進行深層次的合作，比如OMRON、SICK等，共同研發了具有良好兼容性與開放性的安全總線控制系統，比如Interbus Safety、PROFIsafe以及DeviceNetSafety等。標準總線系統與安全總線系統之間的區別主要在于通信協議標準的差異性。安全總線系統的應用，能夠把安全的PLC與標準PLC這兩個系統集成到一個安全集成的PLC當中，然后利用一條物理總線支持標準的I/O通信與故障安全I/O通信，使得在達到相同安全等級的先決條件下，有效節約了一套PLC硬件系統、軟件系統以及安裝調試方面的工作量，同時還能夠有效簡化安全方面的安裝布線工作。安全設施能夠實現直接連接到安全集成PLC帶安全協議的現場總線的安全I/O中，并且連接極為便捷，能夠快速構建一個安全性較高的控制系統[2]。針對安全總線系統來說，我國已經有許多汽車焊裝車間在進行嘗試。而安全總線控制系統的大范圍推廣，能夠進一步推動焊接自動控制技術的發展。

2 汽車焊裝自動化控制軟件系統設計

汽車焊裝車間自動化系統主要通過硬件系統與軟件系統共同構建，兩者之間屬于相輔相成、共同發展的關系，其在汽車焊裝環節當中都具有至關重要的作用與地位。現階段，國內外大部分汽車焊裝自動化系統的變成模式主要包含結構化變成模式與模塊化變成模式。

2.1 結構化編程模式

盡管汽車的焊裝線存在差異性，然而其本身的功能結構單元都是統一的，基于上述這個特點，結構化編程模式正好適用了這個特點。結構化編程模式能夠有效提升程序結構的可讀性與統一性，實現便捷的針對汽車焊裝自動化控制系統實施有效的維護與修改。不同的汽車廠家對于PLC程序的樹狀結構要求也不一樣，各汽車廠家僅有自身內部一致。

2.2 模塊化編程模式

汽車焊裝車間內每條焊裝線的組成和作用各不相同，但它們之間無論是設備還是運行方式，卻有很多類似的地方。模塊化編程方式利用設備和運行方式之間存在相同變量這一特點，簡化了程序編輯工作量，加強了程序的統一性，優化了程序的可讀性。模塊化編程通過用戶自定義數據類型方式，讓變量編輯進行變量定義；把同樣的處理程序用 PLC 程序編制做成功能模塊，依照I/O變量的差異調用相同功能模塊，進行編程[3]。

3 結語

安全總線在汽車焊裝自動化控制中的應用，不僅可以有效提升汽車的焊裝效率，從而有效提升車身的焊接質量；與此同時，其也能夠有效推動汽車焊裝車間朝著智能化控制、分散化控制以及網絡化控制的趨勢發展。汽車焊裝車間自動化控制系統采用模塊化的編程方式，能夠加大減少程序的編程量，減少程序開發的相應時間，從而有效提升程序的重用性與移植性，真正推動汽車焊裝自動化控制的發展。

參考文獻：

[1]徐小劍.汽車白車身車門焊裝線設計分析及機器人仿真關鍵技術研究[D].上海工程技術大學,2014.

[2]鄭聯語,高浩,吳約旺.白車身焊裝生產線數字化夾具設計系統開發及應用[J].汽車零部件,2015(05):24-29.

[3]聶松,王強,李波.基于工業以太網的OPC通訊技術應用——焊裝自動化線信息目視化系統[J].科技資訊,2012(05):31.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.007