關(guān)鍵詞：Integra  Safety 升降機 舉升臺

Abstract This paper integrate Integra standard and analyze the control of key equipment in motorcar branch and safety technology. A complete set of control design was presented for BBDC. The practices indicate that the design improves the reliability and stability, shorten developing period, and reduce developing cost.

Key words: Integra      Safety        Lifter         Lift table

一、項目簡(jiǎn)介

    北京奔馳-戴姆勒?克萊斯勒汽車(chē)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)BBDC）位于北京經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，于2005年8月8日正式成立。其前身北京吉普汽車(chē)有限公司創(chuàng )立于1983年5月5日，是中國汽車(chē)行業(yè)第一家中外整車(chē)合資企業(yè)。BBDC是一家具有世界汽車(chē)制造業(yè)領(lǐng)先技術(shù)與制造水平，融汽車(chē)研發(fā)、制造、銷(xiāo)售和售后服務(wù)為一體的現代化企業(yè)，其生產(chǎn)廠(chǎng)房占地3200畝。第一期建設工程30萬(wàn)平方米，具備年產(chǎn)10萬(wàn)輛汽車(chē)的生產(chǎn)能力，最終將達到年產(chǎn)30萬(wàn)輛汽車(chē)的目標。BBDC生產(chǎn)梅賽德斯-奔馳、克萊斯勒、Jeep、三菱等眾多國際知名品牌的轎車(chē)和越野車(chē)，并為中國軍隊定點(diǎn)生產(chǎn)，擁有完全自主知識產(chǎn)權的第二代軍用輕型越野車(chē)。

    BBDC生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)控制系統是國內首家使用Integra標準的項目，該標準的實(shí)施極大的提高了工作的效率和優(yōu)化了工作流程。它共分為5個(gè)子系統，按照工業(yè)流程分為：調整打磨系統、漆前緩存系統、漆后緩存系統、總裝系統和門(mén)線(xiàn)系統。其中調整打磨系統是將沖壓焊裝系統生產(chǎn)的車(chē)身進(jìn)行打磨，保證車(chē)面的光滑，為噴漆車(chē)間的噴漆做好準備。為了協(xié)調不同生產(chǎn)線(xiàn)的更好的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，在進(jìn)入噴漆車(chē)間前，必須對不同車(chē)型的車(chē)身進(jìn)行統一的管理，漆前緩存就是對車(chē)身進(jìn)行有效的存儲、運送的控制系統，如圖1所示。為了實(shí)現同樣的目的，在車(chē)身從噴漆車(chē)間出來(lái)后，也需要漆后緩存系統對車(chē)身的協(xié)調管理。然后車(chē)身就被送往總裝系統，進(jìn)行車(chē)內飾、底盤(pán)以及發(fā)動(dòng)機的安裝，如圖2所示。同時(shí)車(chē)身的車(chē)門(mén)被摘取進(jìn)行門(mén)內飾的安裝，在車(chē)身到達門(mén)線(xiàn)系統時(shí)，車(chē)門(mén)又被重新安裝。最后你將看到如圖3所示的漂亮的汽車(chē)下線(xiàn)。

圖1    漆前緩存生產(chǎn)線(xiàn)

圖2    總裝生產(chǎn)線(xiàn)

圖3    組裝完成的克萊斯勒300C

    調整打磨系統中，沖壓焊裝后的車(chē)身由EMS（自行電動(dòng)小車(chē)輸送系統）上的電動(dòng)小車(chē)運送至上件滑撬升降機，通過(guò)升降機送到板式鏈，再由調整線(xiàn)板式輸送機驅動(dòng)板式鏈將車(chē)身送到下件滑撬升降機上，然后送到漆前緩存系統；由漆前緩存系統中的動(dòng)力滾床進(jìn)行運送，舉升動(dòng)力滾床進(jìn)行提升，拐彎處由90度偏心旋轉滾床進(jìn)行車(chē)身轉向，再由鏈式移行機將車(chē)身放在不同的存儲線(xiàn)上，有序的進(jìn)入噴漆車(chē)間；從噴漆車(chē)間出來(lái)后再有90度偏心旋轉滾床轉彎，由動(dòng)力滾床進(jìn)行運送，舉升動(dòng)力滾床將車(chē)身下降至合適的高度，再由鏈式移行機將車(chē)身放在不同的存儲線(xiàn)上，合理有序的送入到總裝系統；進(jìn)入總裝系統后首先由下件滑撬升降機將車(chē)身送到內飾工藝鏈上，進(jìn)行車(chē)內飾的安裝，完成后轉入快鏈運送，然后送到底盤(pán)工藝鏈上安裝底盤(pán)，這段工藝完成后再轉入快鏈運送，來(lái)到總裝系統中的重要工藝線(xiàn)——發(fā)動(dòng)機的安裝。這些工作進(jìn)行的同時(shí)，門(mén)線(xiàn)系統也在對車(chē)門(mén)進(jìn)行門(mén)內飾的安裝，等到車(chē)身安裝好發(fā)動(dòng)機后進(jìn)行車(chē)門(mén)的安裝，最后進(jìn)入總裝的最后一個(gè)工序進(jìn)行加注潤滑油以及添加燃料。

    整個(gè)流程的自動(dòng)控制系統采用分布式的控制方式,主要通過(guò)中控室里由WinCC組態(tài)的監控計算機向PLC CPU416F-2DP發(fā)出控制命令，需要變頻控制的電機經(jīng)由從站ET200S使用ET200FC控制變頻器MASTERDRIVE來(lái)控制，不需要變頻的電機通過(guò)ET200S馬達啟動(dòng)器來(lái)控制，滑撬系統還使用了MOBY E進(jìn)行車(chē)身的識別。比較集中的傳感器/執行器設備通過(guò)ET200eco控制。手動(dòng)控制主要通過(guò)本地的人機界面PP17和TP170B發(fā)出本地控制命令。

三、控制系統的構成

    由于該項目遵從Integra標準，因此方案是嚴格按照這個(gè)標準執行。Integra標準是從國外引入的比較先進(jìn)的，針對汽車(chē)行業(yè)開(kāi)發(fā)的標準，它已經(jīng)被成功應用于德國梅賽德斯奔馳項目，得到了很高的評價(jià)。BBDC項目首次將Integra標準引進(jìn)中國，并發(fā)布了IntegraBBDC標準，它對控制結構、硬件畫(huà)圖、軟件開(kāi)發(fā)、Safety技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)、系統接口、人機界面、軟件庫和培訓流程進(jìn)行了詳細的闡述，Integra標準的引入將大大推動(dòng)中國汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展。

圖4    漆前緩存線(xiàn)電氣系統配置圖

    由于各系統硬件配置大致相同，只是數量上的不同，我們就以圖4所示的漆前緩存電氣系統配置圖分析硬件選擇方案，從硬件配置圖可以看出，監控級利用工業(yè)以太網(wǎng)將控制層PLC獲得的數據傳送到上位監控計算機，這是由于廠(chǎng)房面積大，各個(gè)控制系統分布廣泛決定的，另外由于整個(gè)系統傳輸的數據量大（有一萬(wàn)多個(gè)點(diǎn)），這就決定了工業(yè)以太網(wǎng)是最佳選擇。而且為了保證生產(chǎn)的可靠性，系統中的PLC選用的是CPU416F-2DP，同時(shí)采用了部分safety模塊，這樣就提高了系統的可靠性?，F場(chǎng)選擇一個(gè)觸摸屏是為了可以在現場(chǎng)的控制柜上實(shí)時(shí)的查看各個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)和CPU的信息，還可以診斷Profibus總線(xiàn)的通訊狀態(tài)，這是為了方便現場(chǎng)人員調試，也給后期維護帶來(lái)便利。CPU下面接了一個(gè)中繼器，主要是起到診斷網(wǎng)絡(luò )和信號放大的作用，可以實(shí)時(shí)的監控通訊狀態(tài)，如有問(wèn)題可以及時(shí)的發(fā)現處理。另外由于每個(gè)子系統既獨立控制，又相互聯(lián)系。所有選用DP-Coupler來(lái)進(jìn)行不同CPU之間的數據交換。對有本地啟停設備的地方選擇PP17面板，這種方案比使用觸摸屏控制更加可靠，而且也更容易適應現場(chǎng)惡劣的環(huán)境。對于是否選擇變頻器MASTERDRIVE，主要是根據工藝的要求選擇的電機，如果電機是非變頻的可以選擇馬達啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)電機。而對于現場(chǎng)一些特殊點(diǎn)的不能通過(guò)控制柜中的模板采集的，可選擇ET200eco來(lái)進(jìn)行現場(chǎng)采集而無(wú)需放在控制柜里，滑撬系統使用MOBY E進(jìn)行車(chē)身的識別。圖5即為總裝系統的主監控畫(huà)面，從圖中各工位的顏色可以清楚的看出各個(gè)工位以及整個(gè)系統的工作情況

圖5    總裝系統主監控畫(huà)面

    對采集數據和監控生產(chǎn)的上位機，采用了服務(wù)器－客戶(hù)機的模式，如圖6所示，共有2臺服務(wù)器和5臺客戶(hù)機，2臺服務(wù)器互為冗余，選用的HP ProLiant DL服務(wù)器，安裝了Windows2003 server standard版操作系統，WinCC安裝的是6.0 SP4版本。5臺客戶(hù)機選用的是工業(yè)控制計算機，安裝了Windows2000英文版操作系統，WinCC版本和服務(wù)器一樣。選擇這種方案主要是基于三方面的考慮。①可靠性高：互為冗余的服務(wù)器進(jìn)行數據的定時(shí)同步，保證了數據的一致性和可靠性；②開(kāi)發(fā)周期短：這種模式只需開(kāi)發(fā)一個(gè)服務(wù)器的程序即可，兩臺服務(wù)器互為備份程序完全一樣，而客戶(hù)端的PC無(wú)需編寫(xiě)程序，只需通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器的程序即可，開(kāi)發(fā)難度小而且周期短；③成本低：由于本項目通訊點(diǎn)多，采用其它方式購買(mǎi)授權的費用相對較高，這種模式客戶(hù)機端只需128點(diǎn)的授權費用，這樣總體費用大大降低。

圖6   上位監控系統配置圖

四、控制系統完成的功能

    雖然本項目龐大，通訊點(diǎn)很多，但是各個(gè)子系統設備很大部分是相同，也具有一樣的控制要求，因此我們將整個(gè)項目按照設備劃分成的不同的功能組，這樣可以增大一次開(kāi)發(fā)的利用率，避免了重復開(kāi)發(fā)，節省時(shí)間和成本。

1．升降機的控制
  

圖7   升降機控制系統 

    如圖7所示，升降機在高位時(shí)，電動(dòng)鎖緊器鎖緊到位，升降機上滾床無(wú)撬體，上層滾床有撬體等待，撬體經(jīng)確認與EMS上的電動(dòng)小車(chē)所帶車(chē)體相一致，上層滾床高速把撬體送到升降機的滾床上，經(jīng)變速開(kāi)關(guān)變?yōu)榈退?，行走至占位開(kāi)關(guān)停止。電動(dòng)定位器關(guān)閉到位，電動(dòng)鎖緊器松開(kāi)到位，收到EMS空中自行電動(dòng)小車(chē)允許接車(chē)信號，升降機低速升到接車(chē)位，待收到EMS空中自行電動(dòng)小車(chē)允許升降機下降信號后，升降機高速下降至變速開(kāi)關(guān)變?yōu)榈退?，低速下降到到位開(kāi)關(guān)停止。電動(dòng)定位器打開(kāi)到位，待條件允許，升降機上滾床高速把撬體送到板式鏈的滾床。升降機高速上升至變速開(kāi)關(guān)變?yōu)榈退?，低速上升到到位開(kāi)關(guān)停止，執行完一次循環(huán)。

2．舉升臺的控制

    舉升臺在高位，下層滾床無(wú)撬體占位，上滾床高速把撬體送到下層滾床，經(jīng)變速開(kāi)關(guān)變?yōu)榈退?，行走至占位開(kāi)關(guān)停止；舉升臺在高位，下層滾床占位停止，電動(dòng)定位器關(guān)閉到位，車(chē)體檢測開(kāi)關(guān)檢測撬體上無(wú)車(chē)體，發(fā)出允許涂裝送車(chē)信號，當車(chē)體檢測開(kāi)關(guān)檢測撬體上有車(chē)體，收到涂裝送車(chē)完畢信號，前面允許送車(chē)，即舉升臺在低位，停止器再關(guān)閉到位，舉升臺在下降到位。撬體被鏈式移行機送到停止器，占位開(kāi)關(guān)同時(shí)占位，舉升臺把撬體舉升高位，同時(shí)舉升臺舉升到高位，下層滾床等待接撬體，執行完一次循環(huán)。

3．總裝門(mén)線(xiàn)升降機、停止器、推車(chē)機的控制

圖8    升降機、停止器和推車(chē)機的控制

    如圖8所示，停止器ST01占位，停止器ST02沒(méi)占位，1#升降機在高位，停止器ST02占位與ST01占位之間沒(méi)有移動(dòng)的吊具，停止器ST01打開(kāi)到位，推車(chē)機T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位，停止器ST02占位延時(shí)1秒，推車(chē)機T01由慢-快-慢退回到位，1#升降機由慢-快-慢下降到位，等裝完車(chē)門(mén)，經(jīng)工位工人確認后，1#升降機由慢-快-慢上升到位，停止器ST02前面允許進(jìn)車(chē)，停止器ST01與ST02同時(shí)打開(kāi)到位，推車(chē)機T01由慢-快-慢把吊具從ST02推出，把吊具從ST01推至ST02占位，停止器ST02占位延時(shí)1秒，推車(chē)機T01由慢-快-慢退回到位，1#升降機下降，執行完一次循環(huán)。應注意的是：升降機不在上升到位，停止器ST01/ST02必須在關(guān)閉到位，推車(chē)機必須在后退到位，否則立即停線(xiàn)。

    升降機的自動(dòng)控制是項目中的難點(diǎn)，主要是因為升降機的自動(dòng)控制如果故障就有可能將設備以及車(chē)體損壞，對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施，需要特定條件，比如升降機只有在失電后，抱閘將會(huì )抱死，因此對于升降機控制程序的編寫(xiě)需要反復修改，模擬試驗，才能保證調試中的萬(wàn)無(wú)一失，不會(huì )出安全事故。

五、總結與評價(jià)

    該項目于2006年4月份進(jìn)廠(chǎng)調試，7月份調試結束。通過(guò)對廠(chǎng)方操作員工進(jìn)行相應的培訓，熟練掌握了操作技能后，他們給出了很好的評價(jià)：

    1．該項目提高了生產(chǎn)效率和管理質(zhì)量，顯著(zhù)提高了工藝水平，改善了生產(chǎn)環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強度，增加了企業(yè)的效益。

    2．提高了生產(chǎn)的安全性，減少了事故的發(fā)生，由于該項目方案中對生產(chǎn)安全相當重視，設有很多急停按鈕，在編寫(xiě)程序中，對重要設備有多重保護，從而保證了設備、人身的安全。

    3．加大了設備可靠性，safety模塊的使用對設備的輸入輸出點(diǎn)都是雙重對比的，保證每個(gè)點(diǎn)的信號都是真實(shí)可靠，設備的故障率降低了，生產(chǎn)的安全性就提高了。

六、應用體會(huì )

    1．Integra標準的應用極大的提高了效率，它規定了從畫(huà)圖、硬件、軟件和培訓。這就保證了工程進(jìn)度不會(huì )因為人員的調整而影響，而且這種標準也比較適用大的項目，這樣可以將項目細化，大家分工合作，因為所有的工作都是遵從標準，內容格式以及應用符號都是通用的，BBDC能在很短的時(shí)間完成開(kāi)發(fā)調試，很大的部分歸功于IntegraBBDC標準的應用。

    2．自動(dòng)化編程，由于該項目信號點(diǎn)多，WinCC程序的開(kāi)發(fā)工作量大，而且有很多還是重復的工作，這種情況下，使用Excel表格將一些變量信息以及對象的屬性編輯，通過(guò)WinCC中的VBA功能編程實(shí)現編輯大量的畫(huà)面和對象，大大的提高了工作效率，而且將一些重要信息備份，也便于后期的維護。

    3．Safety技術(shù)的應用，極大的提高了整個(gè)系統的可靠性，Safety模塊保證了輸入輸出信號的可靠性，設備的安全性提高了，控制系統性能相應的改善了。