海外輸出項目-埃及車身線設備控制系統開發和應用

張瑞靜，李麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

海外輸出項目-埃及車身線設備控制系統開發和應用

張瑞靜，李麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

為降低海外投資成本及維護成本，車身線設備控制系統開發采用模塊化、標準化及分散控制是大趨勢。在埃及車身線設備控制采用GuardLogix的PLC及通用軟硬件設計標準對現場設備進行模塊化標準化控制設計集成，降低了項目投資成本及后期維護成本。

海外項目；控制系統；PLC；硬件設計；軟件設計

隨著國內汽車行業銷售增加幅度日趨緩慢，國內企業紛紛將投資目光投向海外市場。由于海外市場整車進出口關稅、運輸時間周期長等原因，間接增加了單臺出口車輛的投資成本價格。為降低投資成本，公司常以技術出口，即將生產線設計集成調試完成后，以設備出口和技術服務等形式出口，來減低海外單臺車的價格。

設備控制系統技術出口需綜合考慮海外進口國的運行成本、維護成本、設備穩定性、維護人員的維護技能以及國內的投資成本隱私。本文以公司埃及車身線控制系統開發應用為例，簡單介紹海外出口項目設備控制系統的開發以及應用總結。

1　控制系統方案

埃及車身線工藝策略為前車架總成、后車架總成到白車身焊合全部在出口廠完成焊接。其中：（1）前車架總成在前車體區域分4個工位焊接完成，控制采用電控驅動啟動元器件完成加緊定位等動作（電控控制），輸送采用人工葫蘆吊運；（2）后車架總成使用純氣控拼臺控制（無電控）；（3）下車體總成到白車身總成焊接完成下線，控制方式與前車體一致。輸送方式采用電控控制電磁閥完成氣缸舉升+人工推拉滾輪滑撬轉運至下一工位完成。

綜合考慮確定了以上工藝策略和控制任務，埃及車身線控制系統設計的方案，分別確定了控制系統分區、控制系統采用的設備網絡以及元器件的選擇，即車身線控制按照工藝進行分區控制，設備層網絡通訊采用DeviceNet網絡通訊協議，軟硬件詳細設計參考通用設計標準進行設計。詳細的控制系統設計如下。

1.1設備控制系統分區設計

根據工藝布局規劃，鎖定對各個工藝單元進行獨立分區控制方案。結合實際埃及車身線工裝工藝分布，將本控制系統分為3個工藝區域——前車體區域即前車體1#~4#共4個工位（AA010-AA040）、下車體區域即下車體1#~3#共3個工位（BA010-BA030）和總拼區域即總拼1#~4#共4個工位（LM010-LM040）.詳見圖1控制系統分區LAYOUT圖。

圖1　控制系統分區LAYOUT圖

1.2控制系統網絡設計

由于DeviceNet網絡靈活性非常強并且后期維護簡單，同時由于DeviceNet網絡的開放性，使焊接生產線控制系統的擴展性大大增強，極大地方便了后續的功能拓展[1]。因此綜合考慮埃及工廠的人員安全、控制備件及維護人員技能等元素，選用羅克韋爾公司GuardLogix安全PLC，控制網絡采用DeviceNet。控制網絡的每段網絡設計遵循GM標準，即安全設備控制的節點數量不超過10個，普通設備控制的節點數量不超過20個[2]。

1.3元器件選型設計

考慮到出口項目元器件備品備件問題，所有的控制系統元器件均從全球通用采購清單上選取，所有的電纜也都采用預鑄接頭電纜，方便后續海外進口公司備件的購買及后續線體搬遷恢復和維護。

1.4安全防護系統設計

（1）在人工工位有輸送工位的兩側設置安全光柵，在總拼2#（即LM020）側框移動的工位設置安全激光掃描儀及安全地毯在側框塔臺下方入口左右2側各設置1個安全門等。

（2）每個工人配備一個雙手操作按鈕站，按鈕站除功能按鈕外同時配備緊急停止按鈕。

2　控制系統硬件設計

2.1控制系統電源

設備控制系統設計1個配電柜（PDP）對整個系統進行供電。系統的電源分為熱電和非熱電，其中觸摸屏（HMI）、PLC、交換機、主柜內照明燈均使用熱電。設備控制系統的電源架構圖如圖2所示。

圖2　控制系統電源架構

2.2控制系統網絡布局

根據實際拼臺布局，將車身線的設備網絡分為3個部分：前車體設備網絡、下車體設備網絡、總拼設備網絡。根據現場模塊種類以及數量，本次埃及車身線的前車體區域為2段網絡，下車體區域為1段網絡，總拼區域為2段網絡。以前車體為例，該區域共有2段網絡，AA010單獨1段網（D3），AA020—AA040在1段網絡（D4）。前車體網絡布局如圖3所示。

圖3　前車體網絡布局

2.3硬件電路圖紙

控制系統的硬件圖紙設計應用EPLAN Electric P8軟件平臺設計，本系統圖紙包含配電柜（PDP）、主控制柜（MCP）、觸摸屏柜（HMI）、雙手按鈕站（Runstand）、現場工位的圖紙（IP67模塊）。

3　控制系統軟件設計

應用美國羅克韋爾公司開發的RsLogix5000編程軟件和西門子觸摸屏TLA portal開發軟件進行程序設計，將程序設計為通用的標準化、模塊化。

3.1建立程序框架及動作邏輯

埃及車身線控制系統使用1套AB L72S的PLC，對每個區域按照工位進行獨立控制。

程序框架任務分為普通任務和安全任務，其中普通任務中按照工位對程序進行劃分（如圖4）。

圖4　程序框架

程序動作邏輯如下：

工位各夾頭的動作順序依據氣路動作時序要求進行，工位見輸送形式電控控制電磁閥推動氣缸舉升+人工水平推拉滑撬的形式完成輸送。以BA020工位為例：從BA010輸送至BA020后，帶白車身滑撬的定位鎖緊氣缸通氣鎖緊—滑撬鎖緊到位后下降—BA020拼臺工裝固定支撐起白車身—滑撬繼續下降到位后打開滑撬鎖緊氣缸—將空撬拉回至BA010工位—BA020人工開始焊接—焊接完成后按下工作完成—BA020滑撬上升—上升到位后將滑撬輸送至BA030工位，本工位循環完成，BA020動作流程如圖5所示。

圖5　BA020動作流程圖

3.2人機交換界面（HMI）及報警

埃及車身線控制應用TLA portal V11軟件設計通用標準化的人機交換HMI畫面，不僅大大降低了設計調試人員的工作量，人機交換界面簡單明了，可操作性強，同時降低了后期維護人員的技能要求。

在本車身線控制系統中應用通用標準模塊程序，對控制系統的各種報警進行分級，級別越高則優先在觸摸屏上報警行顯示，處理高級別報警后則依次逐個顯示低級別報警。報警級別依次分別為：系統PFE報警＞安全報警＞通訊報警＞電控模塊報警＞夾具狀態報警[2]。

3.3安裝調試

車身線控制系統安裝按照通用標準GCCB1進行安裝，安裝完成后上電調試驗證并完善程序。由于在國內與集成的時候均正確掛有所有電纜的標示標牌，而且埃及車身線控制系統內所有的電纜采用預鑄電纜在搬遷至國外二次集成時也相對較快。

4　應用總結

埃及車身線設備控制系統采用通用標準集成，雖然相對于本公司內部的設備控制系統成本高，但是該車身線控制系統突出優點是：程序結構簡單明了、系統運行穩定、后期維護成本低、對維護維修的技能要求不高，后期技術支持比較少。因此綜合比較系統的性價比較高。

隨著越來越多的企業拓展海外業務，海外的技術出口項目也隨之增加，海外設備控制系統技術出口項目前期設計規劃也非常重要，綜合考量出口國家或海外進口企業的設備控制技能水平以及成本控制因素，制定合適的方案非常重要，系統的模塊化，標準化是大趨勢[3]。

5　結束語

本文介紹了參考通用標準設計的埃及車身線控制系統的設計和應用，其主要特點是：基于GM標準設計，應用羅克韋爾安全PLC集成控制線體設備，將控制系統分為3個部分，每個部分均使用標準化的模塊程序，使程序結構清晰，便于掌握，后期維護簡單，對維護技能要求不高。該方式可以應用于其他控制系統設計集成。

[1]譚甲凡，黎建輝.基于DeviceNet網絡的焊接生產線改造方案[J].南華大學學報，2007，21（3）：35-37.

[2]Baker，Corey.GCCH-1[S].

[3]龍陽陽.汽車白車身焊裝生產線的PLC控制系統設計與實現[D].西安：長安大學，2009.

Overseas Export Project-The Body Line of Egypt Control System Develop and Application

ZHANG Rui-jing，LI Li
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

In order to reduce the cost of overseas investment and maintenance cost，vehicle line equipment control system is developed in a modular system，standardization and decentralized control is a major trend.Egypt body line equipment controlled by GuardLogix PLC and general design of hardware and software of standard equipment on the spot of the modular standardization design of integrated control，reduce the project cost and investment maintenance cost.

overseas export project；control system；PLC；hardware design；software design

TP39

A

1672-545X（2016）10-0072-03

2016-07-06

張瑞靜（1988-），女，陜西人，本科，助理工程師，研究方向：工程技術（自動化）；李麗（1989-）女，湖北人，本科，助理工程師，研究方向：工程技術。