電氣自動化系統(tǒng)在生產(chǎn)線的實施與PLC現(xiàn)場模擬量參數(shù)PID控制

李 瑾，王 帥

（華晨寶馬汽車有限公司 遼寧 沈陽 110020）

1 控制網(wǎng)絡架構

汽車生產(chǎn)是一個復雜的項目，它與普通的機械制造時不同的，它的生產(chǎn)線集成化、復雜化程度高，同時還需要與其他汽車零部件生產(chǎn)配合，協(xié)調分工，汽車的生產(chǎn)有四大流程，流程圖如圖1。

圖1 汽車制造四大流程

（1）沖壓工藝主要是對汽車鈑金的制造，將板材切割成符合設計的尺寸，在通過沖壓成型形成需要的零件。

（2）焊裝工藝主要是對汽車車身的焊接制造，形成一個初步的車身形狀，這個階段是汽車制造的主體。

（3）涂裝工藝主要是對汽車的防腐蝕和裝飾，專業(yè)性很強，具體流程也很復雜。

（4）總裝工藝是對汽車的組裝，包括車體、發(fā)動機、變速箱、等、車門等，是汽車生產(chǎn)的最后階段。

對于汽車生產(chǎn)的四大車間之間的生產(chǎn)，需要網(wǎng)絡進行連接，將現(xiàn)場的設備與辦公室以及監(jiān)控設備連接起來，形成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，也就是對汽車生產(chǎn)的控制網(wǎng)絡構架。

現(xiàn)場總線技術有很多種，例如Interbus總線、Proibus總線、DeviceNet總線，圖2就是典型DeviceNe網(wǎng)絡。

圖2 典型的DeviceNet網(wǎng)絡

Interbus總線是世界上汽車領域最早的總線，是一個非常適合汽車生產(chǎn)的總線，Proibus總線是一個廣泛的使用總線，應用領域非常廣，主要是用在自動化領域，DeviceNet總線是一個低成本的連接方式，將現(xiàn)場的設備（可以應用到限位開關、光電開關）構成一個通信網(wǎng)絡。

2 現(xiàn)場電氣控制系統(tǒng)

通過汽車涂裝車間生產(chǎn)線對現(xiàn)場電氣控制系統(tǒng)詳細介紹：

（1）前處理電泳控制，這個生產(chǎn)工序是對汽車漆面和漆層的處理，主要的流程有檢查、沖洗、預脫脂、脫脂、一水洗、二水洗、表調、磷化、一凈水洗、二凈水洗、三凈水洗等等工序。

（2）噴漆控制系統(tǒng)，采用的為電噴裝置，噴漆的分為人工與自動噴漆，工作室需要有排風裝置。

（3）烘干控制系統(tǒng)，采用對流、輻射有機組合的烘干方式，通過這兩個的結合可以避免溫度提高的效率和熱效低的缺點。

以上這些系統(tǒng)都通過PLC進行控制，通過按鈕、傳感器、模擬量對設計進行信息采集、通過輸入模塊到PLC的CPU模塊，對信息進行處理，然后返回設備終端和控制室，最后對設備進行監(jiān)控和控制。

例如對生產(chǎn)線上的旋轉滾床的控制，滾床的動作順序為后方滾床占位，旋轉滾床為空位，兩個同時啟動至旋轉滾床占位時候，旋轉機構逆時針90°或者180°停機，當前方滾床空位，本滾床和前方滾床啟動至前方滾床占本滾床空位時停，旋轉機構順時針90°或180°停機等待下一個循環(huán)。這個控制系統(tǒng)通過4個傳感器和限位開關以及PLC控制程序實現(xiàn)的。

3 PLC現(xiàn)場模擬量參數(shù)PID控制

PLC設備模擬輸入，即非隔離模擬電流/電壓輸入模塊，它的作用是實現(xiàn)模擬信號轉為數(shù)字信號，為了是為控制器提供控制，模塊的接線方式有單端、差分和高速模擬式差分三種，同時PLC現(xiàn)場模擬量控制還可以實現(xiàn)過程報警、效率報警以及掉線檢測。

PID是一個經(jīng)典控制理論，結構簡單，是早期的控制產(chǎn)品，這種控制方式在被控對象結構、參數(shù)難以把握，難以得到精確的數(shù)學模型時候應用最為方便，他可以根據(jù)對象的偏差，使用比例、積分等作出不同的調整，PID控制系統(tǒng)的公式如下，控制結構如圖3。

式中：u（t）—控制器的輸出值；

e（t）—預設值和采用值的差，即偏差值；

KP—比例系數(shù)；

Tf—積分時間常數(shù)；

TD—微分時間常數(shù)。

圖3 PID控制結構

4 結論

對于工業(yè)現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，計算機是一個基礎，只有好的網(wǎng)絡系統(tǒng)才能保證設備的正常通訊和控制，而汽車生產(chǎn)線中，總裝車間和噴漆車間是最復雜的，他們的PLC系統(tǒng)應用最多，同時還包括傳感設備、執(zhí)行設備、以及監(jiān)控儀表系統(tǒng)，只有將這些控制系統(tǒng)完美的結合起來，將設備實現(xiàn)高級自動化，才能保證汽車的生產(chǎn)質量好汽車使用壽命，對客戶的人身安全有一個保證。

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