汽車總裝生產線自動輸送控制系統的分析

溫潤根

摘 要：隨著科學技術的持續發展，新型的管理理念、生產工藝等如同雨后春筍般浮現，在我國汽車工業領域發揮著巨大作用。同時，也為我國汽車制造生產中自動化水平的提升提供了極大動力，使汽車生產全過程變得更加穩定與安全，使我國開始進入世界汽車制造大國的隊伍當中。基于此，本文將對輸送系統的主要設備與流程進行分析，并對自動化控制系統的構成加以闡述。

關鍵詞：汽車總裝生產線；自動輸送控制；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.053

0 引言

現階段，輸送機的誕生為汽車制造業帶來新的生機與活力，在類型上通常分為滑撬式、積放式與平板式幾種形式。為了使我國汽車品牌質量得到顯著提升，生產成本得到有效降低，需要在汽車生產輸送系統中引入自動化控制技術，進而構成一個較為先進、高效的現代化汽車生產線。因此，PLC、工業以太網、現場總線網絡系統等得到了十分廣泛的應用。

1 汽車的構造與功能

一般情況下，大部分類型的電氣與機械產品在生產的過程中都十分注重裝配環節，裝配過程中主要是進行檢測與機械調整工作，保障各個零件都能夠良好的組成起來構成一個有機整體，使其自身的作用得到充分發揮。而總裝則是按照相關的規定標準，將不同類型的零部件整合成一個整體，也可以說將各個零部件都安置到相應的位置，進而完成整體組裝的過程。

汽車作為一個工業制成品，具有較強的復雜性，在構造上應用到的主要設備為：車身、底盤、發動機、電器設備等。在底盤的下方還具有幾個系統，分別為轉向、行駛、制動、操縱與傳動等，如若在較為大型的制造廠中，上述設備則通常分別源自較為獨立的廠地，然后將其送入到一個總的裝配車間中進行組合工作。根據相關統計可知，中型卡車中的微小零件種類為500余種，數量約為2000件，正常型號的小轎車在制造中也十分精密，由于各項電器設備得到了不斷的完善，使其在零件總量的應用上甚至超過了卡車配件，由此可見，在汽車總裝方面具有較大的復雜性[1]。

2 自動輸送系統的主要設備與流程

2.1 主要設備

在自動輸送系統中，主要包括車身存儲線、內飾線、底盤線、發動機線、車門線、輪胎與座椅輸送線、總裝配線等。

（1）車身存儲線主要功能是將車身由噴漆車間轉移到裝配車間中，設備最為突出的特征便是能夠按照實際需求，對不同顏色、類型的車身進行存儲，進而為生產流程不斷的進行車身供給。

（2）在內飾線中，包括內飾一線、二線，其中內飾一線的功能是內飾裝配，二線的主要功能與一線相似，由總裝工藝裝配與輸送空吊具兩方面構成。

（3）在底盤線與發動機線中，根據相關工藝要求，對汽車底盤、發動機等完成裝配工作。

（4）在車門線中，對轎車的車門進行運輸、分裝與合裝等。

（5）在座椅、輪胎輸送線中，對汽車輪胎進行合裝與分裝，并且進行運輸等，最終在總配線、外觀檢測線中進行裝配工作，保障整個達標以后，使整車順利下線。

2.2 輸送系統流程

在車身完成涂裝工作后，便開始進行總裝，對于一些具有特殊裝配需求的汽車來說，需要采用多樣化的輸送設備來實現裝配操作，以此來促進全部裝配工作的完成，使成品車輛順利下線。在整個車輛均順利完成涂裝工作以后，利用滑動式輸送的方式將整個車身運輸到制定地點進行裝配，在升降段中還會以較快的速度上升到一定高度后進行信號發射，使信號被發生到其他停止器當中，懸鏈推桿帶著相應的吊具離開裝載工位后，促進整個推車機的順利完成，升降段繼續發生動作，然后迎接下一輛汽車車身的到來。

在存儲區中，最為重要的功能便是清理，對于汽車生產中需要的設備來說，在存儲區進行涂漆處理以后，需要將車身按照一定的順序排列，然后完成總線的運輸工作。在存儲區域中具有緩沖功能，對車身進行涂裝時，空吊具能夠利用升降機達到緩沖區域中，進而實現在總裝車間中進行車輛的加工與生產，時長為3h。如若存儲區中的車身沒有與生產標準相符合，則需要利用分道岔進行返回，運輸到返回線路中，進行二次輸送。一般情況下，經過噴漆處理以后的車身可以直接被運輸到總裝線的輸送當中，無需從存儲區域中經過[2]。

在整個汽車生產和制造的過程中，輸送系統在其中承擔著十分重要的責任，采用現代化的輸送設備與電氣控制體系能夠對汽車生產線的自動化方面有較大的促進作用，進而保障整個系統能夠安全、可持續的工作運行。科學正確的系統設計能夠實現汽車生產線的自動化，促進生產發展的穩定性，使故障發生的概率得到顯著的降低。而將自動化技術應用到輸送系統當中，便能夠實現提升生產效率，降低成本投入水平的重要作用，進而實現可持續化的生產，保障生產的穩定性與安全性，為企業帶來更多的經濟效益。

2.3 升降機轉掛控制

系統能夠將涂漆后的車身轉掛到車身的儲存線當中，并且通過讀址器將車身橇體上的載體代碼進行讀取，并且將數據信息上傳到計算機當中，對于不同車身的吊具來說，可以通過各自的地址代碼選取不同的吊具，并且儲存到不同的線中。升降機的運行過程為：啟動→低速→高速→低速→停止，系統使用軟啟動的方式，然后通過高速運行來提升生產率，在低速運行后停止，明確定位以此來減輕對設備產生的不良影響。

3 自動化控制系統的構成

在汽車工業領域中，以往的電氣控制系統通常是采用集中式控制模式，但是在控制系統中存在一定的缺陷，例如，現場導線、配電盤的數量較多，致使施工較為復雜，且線路較長，導致操作難度提升。在上世紀90年代，信息技術不斷發展，以往集中控制模式逐漸退出歷史舞臺，計算機控制模式得到廣泛的應用，新模式的核心為PLC，使以往傳統的密集型電纜、電控柜組的被動力控制器件、現場總線模塊等被替代。利用工業以太網進行管理、監控、變成等，實現中層控制與底層控制中數據系統之間的高效通訊。

3.1 系統構成

目前汽車自動輸送控制系統中的主要構成為：工業以太網、現場總線、PLC控制系統等。

（1）所謂的工業以太網主要是指存在于計算機系統內部的局域網，屬于一種工業單元網絡存在，能夠將自動化系統有效相連，并且為PC機與工作站提供高效的通訊，實現廣泛、高效、開放性的網絡順利建成，具有較強的通信功能。

（2）現場總線主要是一種數字通訊系統，能夠與現場裝置相聯合，起到十分顯著的控制作用。在本文研究的系統中，現場總線采用的是

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I/O網絡，也可稱為是Profibus-DP網絡[3]。

將汽車制造過程的各個環節相結合后，利用工業以太網、現場總線技術，有利于促進汽車生產全過程的自動化控制，并且能夠取得十分明顯的效果。

3.2 總線生產線的自動化控制系統

從層次方面來看，可以將自動化控制系統劃分為不同層次，分別為控制層、管理層、設備層。上位機與下位機等數據通信采用系統的通信單元，并且對控制系統的管理層、控制層等相連接，主控制器中PLC與現場設備進行數據交換的通訊網絡。在該網絡當中，主要的構成部分如下：PLC主機、Profibus網絡現場總線、24VDC數字量模塊、與工業以太網相連接的數據通訊處理器、終端顯示、變頻器、傳感器、IP67型輸入與輸出模塊等。其中，傳感器主要使用的是+24V，三線制現場快速接插件式；終端顯示主要是自動化運輸過程中的數值大小、所產生的故障等，其功能在于實現系統控制，控制功能主要由菜單系統完成。使用的變頻器需要與RS485穿行接口標準相符合，并且最多可以將31臺變頻器在同一時間連接到PC中，在操作方面主要是通過相關數字量、數字鍵盤、RS485穿行接口來實現。

4 輸送控制系統的無功功率及補償

在三相交流電力系統中，各相電壓與電流的幅度應保持在相同水平，在相位差上呈現120°的對稱狀態，但是，由于汽車總裝生產線中的各項元件參數有些并不具備非線性特征，加之負載變化具有較強的隨機性，可能產生多樣化故障都能夠，理想狀態實質上不可能存在，因此產生了電能質量問題，而我國對電能質量方面的研究，主要是無功補償方面。

一般情況下，電源不但會為用電設備提供有功功率，還會提供一些無功功率。而電力系統中的無功損耗主要體現在兩個方面，一方面為輸電系統自身無功，另一方面為負荷對功力的消耗。在輸電系統中，自身吸收的無功功率主要為非線性負荷、感性負荷等，使用日光燈、異步電機等，這些負載中部分容量較大在啟動中將不可避免的產生較大的無功功率對其進行的補償措施主要為：（1）提升用電系統與負載功率因素，縮小設備容量，進而減少功率消耗；（2）保障電網、受電端電壓的穩定性，使供電質量提升，在長距離輸送過程中通過對動態無功補償的設置保障系統穩定性，提升輸電能力。

5 結論

綜上所述，現階段汽車自動輸送系統中主要構成為工業以太網、現場總線、PLC自動化系統，在實際工作中應加強車間數據管理體系與中級控制的結合，使系統的功能得到充分發揮，進而促進我國汽車制造行業實現又好又快的發展。

參考文獻：

[1]陸成剛.汽車變速器裝配線現場控制及生產監測的設計實現[J].自動化系統研究室，2015.

[2]代民富.汽車柔性總裝生產線方案與實施關鍵技術研究[D].重慶大學，2015.

[3]高鵬.基于RFID的變速器自動化裝配線控制系統設計[J].自動化系統研究室，2014.