汽車焊裝自動化控制及疑難問題研究

朱斌 潘生軍

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，自動化控制在汽車制造過程中將發(fā)揮越來越重要的作用。它可以降低工人勞動強度、提高工藝品質(zhì)、進一步推動精益生產(chǎn)，為企業(yè)打造具有競爭力的產(chǎn)品提供有效保障。隨著市場結構的變化，國內(nèi)汽車企業(yè)已經(jīng)從庫存推動銷售，轉變?yōu)槎▎卫瓌由a(chǎn)的方式。如何使生產(chǎn)現(xiàn)場透明化、可視化管理，減少中間環(huán)節(jié)的浪費，節(jié)約勞動工時，快速敏捷對應市場需求。將是企業(yè)特別需要重點關心的。

【關鍵詞】汽車焊裝;自動化;控制;

前言

自動化控制技術是汽車焊裝很重要的的技術，其最主要的作用就是編寫出一套系統(tǒng);的、完整的應用程序，并且將全套程序輸入系統(tǒng)中，進而通過程序?qū)崿F(xiàn)計算機智能控制汽車生產(chǎn)的最終效果。

一、 汽車焊裝自動化控制系統(tǒng)硬件組成和功能

依據(jù)車間的實際情況，可以將汽車焊裝車間的自動化控制系統(tǒng)分成三種監(jiān)控模式，即監(jiān)控層、控制層、設備層。每種監(jiān)控模式之間都是相互獨立的，使用的網(wǎng)絡結構以及所配置硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)各不相同。

1.1監(jiān)控層

監(jiān)控層主要可以分為監(jiān)控管理以及ANDON系統(tǒng)服務器和一些其他的系統(tǒng)組成部分。監(jiān)控管理系統(tǒng)服務器通常被放置在車間的中控室，該服務器的主要作用是依據(jù)總工廠所下達的相關生產(chǎn)計劃，根據(jù)總工廠的要求安排各條生產(chǎn)線完成相應的生產(chǎn)目標，最后將各生產(chǎn)線的完成情況傳達、回報給總工廠。這樣總工廠就能夠依據(jù)車間的監(jiān)控管理系統(tǒng)所上傳的數(shù)據(jù)進行分析，更加合理地分配生產(chǎn)任務，有效控制汽車焊裝車間的工藝流程。

1.2 控制層

在汽車焊裝車間運行中，控制層是其自動化控制技術作用下的關鍵性組成部分，汽車焊裝不用受到時空限制，可以隨時反饋并科學處理汽車焊接中出現(xiàn)的一系列問題，有效降低汽車焊裝成本。在自動化控制技術應用過程中，控制層中的可編程邏輯控制器并不相同，動態(tài)控制主拼線、地板線，巧妙利用以太網(wǎng)多樣化優(yōu)勢，實時傳輸控制器運行中一系列信息數(shù)據(jù)，確定汽車焊裝車間的具體情況，利用自動化控制技術，優(yōu)化對應的控制層。

1.3 設備層

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

1.4 安全總線系統(tǒng)

現(xiàn)場總線是工業(yè)革命之后隨即開發(fā)出來的互聯(lián)系統(tǒng)，在發(fā)明之后，就被工業(yè)領域大范圍的引用，各個行業(yè)也都隨后開發(fā)出了自身獨特的現(xiàn)場總線。而我國的工業(yè)長期落后，國外的廠商擁有著先進的科學技術，卻采取壟斷的經(jīng)營方式，對我國工業(yè)發(fā)展極為不利。因此，開發(fā)出自己的安全總線系統(tǒng)，才是當務之急。

二、汽車自動化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件具體設計

2.1 實現(xiàn)汽車自動化軟件設計要求

汽車車身生產(chǎn)是汽車焊接車間生產(chǎn)過程中比較重要的一個環(huán)節(jié)，和車身整體的構造都有一定的聯(lián)系。由于不同的車型對車身的要求存在著一定的差別，因此，在可編程邏輯控制系統(tǒng)的設計上需要在車身的制造上滿足多樣化這一特點。同時，在程序編寫的時候為了增加程序的可讀性、可編輯性以及能夠適應各個不同電腦系統(tǒng)特點，要求程序編寫者對程序有敏銳的感覺，能夠?qū)Τ绦蜻M行模塊化的劃分，使程序的結構更加清晰。

2.2 結構化編程方式和模塊化編程方式

三、車型識別的RFID也有些疑難問題

經(jīng)了解國內(nèi)同行、日本本田，解決方案是采用RFID技術，但投資費用非常高（原因是要給每輛臺車增添RFID卡和配備相應的識別點）。經(jīng)過技術分析、費用對比、可行性判斷后，我們決定采用光電管識別技術，識別出來的臺車、吊具號碼與ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃中車體屬性（MTOC）綁定，從而實現(xiàn)對車體流動情況的實時監(jiān)控。難點主要有兩個： 1、提高識別點精度。首先在安裝精度上，從安裝工藝、模具調(diào)試、光源聚焦等方面必須有精準的調(diào)試工作。其次在識別點程序算法設計方面，提出了Reading（識別點對射光線進入小孔后，從開始掃描到結束掃描的物理距離）和OkNumber（掃描鋼條碼后，連續(xù)讀數(shù)正確的個數(shù)）的概念，成功解決了現(xiàn)場讀數(shù)抖動、干擾的問題。 2、車體移動實時顯示。為了使監(jiān)控數(shù)據(jù)更加直觀、符合現(xiàn)場真實情況，車體移動必須滿足插、拔車（有品質(zhì)問題的車，拔出進行返修;修復后重新插入生產(chǎn)鏈）的需求。同時識別點如何高效率并行讀數(shù)，讀數(shù)后如何推動車體移動都是解決的難點。其次為了解決識別點漏讀、誤讀數(shù)的情況，識別點間邏輯判斷關系設計必須為弱耦合。 項目第一期完成后，連續(xù)正常運行三個月，24000條讀數(shù)/天，異常數(shù)據(jù)發(fā)生率為0.1253%，達到了預期目標。

四、結束語

汽車生產(chǎn)制造企業(yè)在進行焊裝時必須要應用自動化控制技術，要將其應用到汽車焊裝車間的監(jiān)管層、設備層、控制層各個階層中，在科學設計汽車自動化生產(chǎn)軟件，進行模塊化編程的基礎上，充分發(fā)揮自動化控制技術的作用，大大降低汽車生產(chǎn)中的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟收益。

參考文獻：

[1]張園林，成永興.汽車焊裝車間自動化控制技術[J].山東工業(yè)技術，2015（15）：242.