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(xiàng)目-埃及車身線設(shè)備控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)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(hù)成本，車身線設(shè)備控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及分散控制是大趨勢(shì)。在埃及車身線設(shè)備控制采用GuardLogix的PLC及通用軟硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行模塊化標(biāo)準(zhǔn)化控制設(shè)計(jì)集成，降低了項(xiàng)目投資成本及后期維護(hù)成本。

海外項(xiàng)目；控制系統(tǒng)；PLC；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)

隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)銷售增加幅度日趨緩慢，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛將投資目光投向海外市場(chǎng)。由于海外市場(chǎng)整車進(jìn)出口關(guān)稅、運(yùn)輸時(shí)間周期長(zhǎng)等原因，間接增加了單臺(tái)出口車輛的投資成本價(jià)格。為降低投資成本，公司常以技術(shù)出口，即將生產(chǎn)線設(shè)計(jì)集成調(diào)試完成后，以設(shè)備出口和技術(shù)服務(wù)等形式出口，來(lái)減低海外單臺(tái)車的價(jià)格。

設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)出口需綜合考慮海外進(jìn)口國(guó)的運(yùn)行成本、維護(hù)成本、設(shè)備穩(wěn)定性、維護(hù)人員的維護(hù)技能以及國(guó)內(nèi)的投資成本隱私。本文以公司埃及車身線控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用為例，簡(jiǎn)單介紹海外出口項(xiàng)目設(shè)備控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用總結(jié)。

1　控制系統(tǒng)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(qū)域分4個(gè)工位焊接完成，控制采用電控驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)元器件完成加緊定位等動(dòng)作（電控控制），輸送采用人工葫蘆吊運(yùn)；（2）后車架總成使用純氣控拼臺(tái)控制（無(wú)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(zhuǎn)運(yùn)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(wù)，埃及車身線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，分別確定了控制系統(tǒng)分區(qū)、控制系統(tǒng)采用的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)以及元器件的選擇，即車身線控制按照工藝進(jìn)行分區(qū)控制，設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)通訊采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，軟硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)參考通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。

1.1設(shè)備控制系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝布局規(guī)劃，鎖定對(duì)各個(gè)工藝單元進(jìn)行獨(dú)立分區(qū)控制方案。結(jié)合實(shí)際埃及車身線工裝工藝分布，將本控制系統(tǒng)分為3個(gè)工藝區(qū)域——前車體區(qū)域即前車體1#~4#共4個(gè)工位（AA010-AA040）、下車體區(qū)域即下車體1#~3#共3個(gè)工位（BA010-BA030）和總拼區(qū)域即總拼1#~4#共4個(gè)工位（LM010-LM040）.詳見(jiàn)圖1控制系統(tǒng)分區(qū)LAYOUT圖。

圖1　控制系統(tǒng)分區(qū)LAYOUT圖

1.2控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

由于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)靈活性非常強(qiáng)并且后期維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)由于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性，使焊接生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性大大增強(qiáng)，極大地方便了后續(xù)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(hù)人員技能等元素，選用羅克韋爾公司GuardLogix安全PLC，控制網(wǎng)絡(luò)采用DeviceNet。控制網(wǎng)絡(luò)的每段網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)遵循GM標(biāo)準(zhǔn)，即安全設(shè)備控制的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不超過(guò)10個(gè)，普通設(shè)備控制的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不超過(guò)20個(gè)[2]。

1.3元器件選型設(shè)計(jì)

考慮到出口項(xiàng)目元器件備品備件問(wèn)題，所有的控制系統(tǒng)元器件均從全球通用采購(gòu)清單上選取，所有的電纜也都采用預(yù)鑄接頭電纜，方便后續(xù)海外進(jìn)口公司備件的購(gòu)買及后續(xù)線體搬遷恢復(fù)和維護(hù)。

1.4安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）在人工工位有輸送工位的兩側(cè)設(shè)置安全光柵，在總拼2#（即LM020）側(cè)框移動(dòng)的工位設(shè)置安全激光掃描儀及安全地毯在側(cè)框塔臺(tái)下方入口左右2側(cè)各設(shè)置1個(gè)安全門等。

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

2　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1控制系統(tǒng)電源

設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1個(gè)配電柜（PDP）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。系統(tǒng)的電源分為熱電和非熱電，其中觸摸屏（HMI）、PLC、交換機(jī)、主柜內(nèi)照明燈均使用熱電。設(shè)備控制系統(tǒng)的電源架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　控制系統(tǒng)電源架構(gòu)

2.2控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局

根據(jù)實(shí)際拼臺(tái)布局，將車身線的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)分為3個(gè)部分：前車體設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、下車體設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、總拼設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模塊種類以及數(shù)量，本次埃及車身線的前車體區(qū)域?yàn)?段網(wǎng)絡(luò)，下車體區(qū)域?yàn)?段網(wǎng)絡(luò)，總拼區(qū)域?yàn)?段網(wǎng)絡(luò)。以前車體為例，該區(qū)域共有2段網(wǎng)絡(luò)，AA010單獨(dú)1段網(wǎng)（D3），AA020—AA040在1段網(wǎng)絡(luò)（D4）。前車體網(wǎng)絡(luò)布局如圖3所示。

圖3　前車體網(wǎng)絡(luò)布局

2.3硬件電路圖紙

控制系統(tǒng)的硬件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)應(yīng)用EPLAN Electric P8軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)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(xiàn)場(chǎng)工位的圖紙（IP67模塊）。

3　控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

應(yīng)用美國(guó)羅克韋爾公司開(kāi)發(fā)的RsLogix5000編程軟件和西門子觸摸屏TLA portal開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，將程序設(shè)計(jì)為通用的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。

3.1建立程序框架及動(dòng)作邏輯

埃及車身線控制系統(tǒng)使用1套AB L72S的PLC，對(duì)每個(gè)區(qū)域按照工位進(jìn)行獨(dú)立控制。

程序框架任務(wù)分為普通任務(wù)和安全任務(wù)，其中普通任務(wù)中按照工位對(duì)程序進(jìn)行劃分（如圖4）。

圖4　程序框架

程序動(dòng)作邏輯如下：

工位各夾頭的動(dòng)作順序依據(jù)氣路動(dòng)作時(shí)序要求進(jìn)行，工位見(jiàn)輸送形式電控控制電磁閥推動(dòng)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(tái)工裝固定支撐起白車身—滑撬繼續(xù)下降到位后打開(kāi)滑撬鎖緊氣缸—將空撬拉回至BA010工位—BA020人工開(kāi)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(huán)完成，BA020動(dòng)作流程如圖5所示。

圖5　BA020動(dòng)作流程圖

3.2人機(jī)交換界面（HMI）及報(bào)警

埃及車身線控制應(yīng)用TLA portal V11軟件設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)化的人機(jī)交換HMI畫面，不僅大大降低了設(shè)計(jì)調(diào)試人員的工作量，人機(jī)交換界面簡(jiǎn)單明了，可操作性強(qiáng)，同時(shí)降低了后期維護(hù)人員的技能要求。

在本車身線控制系統(tǒng)中應(yīng)用通用標(biāo)準(zhǔn)模塊程序，對(duì)控制系統(tǒng)的各種報(bào)警進(jìn)行分級(jí)，級(jí)別越高則優(yōu)先在觸摸屏上報(bào)警行顯示，處理高級(jí)別報(bào)警后則依次逐個(gè)顯示低級(jí)別報(bào)警。報(bào)警級(jí)別依次分別為：系統(tǒng)PFE報(bào)警＞安全報(bào)警＞通訊報(bào)警＞電控模塊報(bào)警＞夾具狀態(tài)報(bào)警[2]。

3.3安裝調(diào)試

車身線控制系統(tǒng)安裝按照通用標(biāo)準(zhǔn)GCCB1進(jìn)行安裝，安裝完成后上電調(diào)試驗(yàn)證并完善程序。由于在國(guó)內(nèi)與集成的時(shí)候均正確掛有所有電纜的標(biāo)示標(biāo)牌，而且埃及車身線控制系統(tǒng)內(nèi)所有的電纜采用預(yù)鑄電纜在搬遷至國(guó)外二次集成時(shí)也相對(duì)較快。

4　應(yīng)用總結(jié)

埃及車身線設(shè)備控制系統(tǒng)采用通用標(biāo)準(zhǔn)集成，雖然相對(duì)于本公司內(nèi)部的設(shè)備控制系統(tǒng)成本高，但是該車身線控制系統(tǒng)突出優(yōu)點(diǎn)是：程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、后期維護(hù)成本低、對(duì)維護(hù)維修的技能要求不高，后期技術(shù)支持比較少。因此綜合比較系統(tǒng)的性價(jià)比較高。

隨著越來(lái)越多的企業(yè)拓展海外業(yè)務(wù)，海外的技術(shù)出口項(xiàng)目也隨之增加，海外設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)出口項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)規(guī)劃也非常重要，綜合考量出口國(guó)家或海外進(jìn)口企業(yè)的設(shè)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(tǒng)的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化是大趨勢(shì)[3]。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了參考通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的埃及車身線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，其主要特點(diǎn)是：基于GM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，應(yīng)用羅克韋爾安全PLC集成控制線體設(shè)備，將控制系統(tǒng)分為3個(gè)部分，每個(gè)部分均使用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊程序，使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于掌握，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)維護(hù)技能要求不高。該方式可以應(yīng)用于其他控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成。

[1]譚甲凡，黎建輝.基于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的焊接生產(chǎn)線改造方案[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，21（3）：35-37.

[2]Baker，Corey.GCCH-1[S].

[3]龍陽(yáng)陽(yáng).汽車白車身焊裝生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，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(shù)（自動(dòng)化）；李麗（1989-）女，湖北人，本科，助理工程師，研究方向：工程技術(shù)。