文元雄，徐龍艷 ，許 輝

（1.湖北汽車工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，湖北 十堰442002；2.襄樊風(fēng)神汽車有限公司，湖北 襄樊441000）

天籟車涂裝成品庫作為風(fēng)神涂裝車間生產(chǎn)線的重要組成部分，是一種多層存放成品車身的高架系統(tǒng)，主要是起一個緩沖排序和批量生產(chǎn)的功能。它是計算機與信息管理和設(shè)備控制集成起來，能按照控制指令要求自動完成成品車身的存儲作業(yè)，并能對庫存的成品車身進行自動管理，達到存儲技術(shù)的全面自動化。

從結(jié)構(gòu)上可以分為外圍設(shè)備和庫區(qū)設(shè)備2個部分，外圍設(shè)備包括一條生產(chǎn)線（精飾點補生產(chǎn)線）以及與總裝配線的連接，主要由提升機、移行機、旋轉(zhuǎn)滾床、舉升滾床、側(cè)移鏈和輸送鏈等設(shè)備構(gòu)成；庫區(qū)設(shè)備由舉升滾床、側(cè)移鏈、積放鏈、停止器等構(gòu)成。庫區(qū)部分有2層，每層由7條積放鏈構(gòu)成，總共能夠存放42輛車身，在其他自動線出現(xiàn)故障時，庫區(qū)可以起到一個緩沖的作用；在生產(chǎn)過程中，車身的生產(chǎn)順序和定單上不一致時，通過對車身入、出庫的順序進行排列，使車身的生產(chǎn)順序滿足定單要求。因此，自動化立體倉庫是風(fēng)神公司管理現(xiàn)代化的重要手段之一。

本課題對風(fēng)神襄樊汽車有限公司的PBS自動線進行設(shè)計，使其能按照中央控制室服務(wù)器發(fā)布的車身同期生產(chǎn)號進行出入庫，并能將移動車載信息傳送給中央控制室服務(wù)器，同時還具備各種調(diào)整調(diào)試功能，用于單個設(shè)備的運行和調(diào)試。

1 硬件選型與設(shè)計

在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，重要的一個工作步驟就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型。所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

1.1 I/O點數(shù)的估算

I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場實際需求需要1500左右的輸入輸出點數(shù)，為擴展需要應(yīng)采用輸入輸出點數(shù)在5000左右的PLC。

1.2 存儲器容量的估算

存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。

存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為1個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

本課題要求PLC自身計算實現(xiàn)自動選道且同期項目較多，在PLC選型的時候充分考慮到后續(xù)項目的進行，如NEPID系統(tǒng)的建立、觸摸屏的實現(xiàn)等一系列的功能實現(xiàn)，以及根據(jù)客戶要求要能隨時進行實時監(jiān)控和調(diào)試，以方便技術(shù)人員的維修檢護。因此本課題的PLC要求是一款運算功能強大，控制方式全面，通信能同時滿足Device Net的要求和NEPID系統(tǒng)的建立，支持離線編程方式的大型PLC。且由于控制系統(tǒng)龐大、控制精度較高，因此的PLC的處理速度要求盡可能地快。

根據(jù)上述探討經(jīng)廠家同意后，最終選擇了OMRON公司最新推出的CS1系列產(chǎn)品中，選擇型號 CS1H－CPU－65H。

2 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

圖1 選道程序設(shè)計流程圖

立體倉庫控制系統(tǒng)是2個基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由主PLC連接2個Device Net，其中有4組電柜，由總線控制。在2樓出口電柜由遠程擴展直接控制，本機上掛以太網(wǎng)用于管理數(shù)據(jù)和傳遞車體型號?？刂凭W(wǎng)主要是通過上位機完成對全車間生產(chǎn)線的在線監(jiān)測，并向設(shè)備控制層下達控制指令；最上層是Ethernet網(wǎng)絡(luò)通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)與公司的企業(yè)資源管理 （ERP）系統(tǒng)連接，向ERP系統(tǒng)提供整個車的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。現(xiàn)場總線連接單元在總機架上有2個單元模塊。

在這次立體倉庫的程序設(shè)計在大體上分為3個部分：立體倉庫入口、立體倉庫的存儲樓層、立體倉庫出口。一共有6個控制電柜、30多個滾床、4個旋轉(zhuǎn)滾床、30個舉升滾床、2個提升機、4條側(cè)移鏈、14條積放鏈，可以積放近百臺車，從根本上解決了涂裝車間和總裝車間的作業(yè)時間不能銜接的問題。庫區(qū)選道程序設(shè)計流程圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試與運行

在系統(tǒng)安裝完成之后進行了模擬雪橇走道的測試，分別進行了手動和半自動化自動的測試。在手動測試時，發(fā)現(xiàn)一些電機線路相序錯誤，進行了及時調(diào)整。在試完手動操作后，采用鐵片使接近感應(yīng)開關(guān)有信號輸出，完成了自動部分的測試。

在上述測試完成之后進行了空雪橇的模擬生產(chǎn)測試，在首次測試過程中發(fā)現(xiàn)了許多感應(yīng)開關(guān)安裝高度有誤差，使雪橇超過感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)距離，開關(guān)無感應(yīng)信號。經(jīng)過多次測試之后，使得感應(yīng)開關(guān)位置調(diào)整正確。

進行了現(xiàn)場測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)要求，根據(jù)現(xiàn)場操作人員的建議，還修改了部分PLC和變頻器的參數(shù)值,使系統(tǒng)運行更加合理。系統(tǒng)實現(xiàn)半自動運行，能夠完成自動選道，車身按照選擇自動入庫和出庫。

PLC與中央控制室聯(lián)網(wǎng)成功后，PLC根據(jù)接收到的同期生產(chǎn)號信息，進行自動運算，實現(xiàn)了PLC自動選道入庫和出庫，完成自動運行。出庫時按照同期生產(chǎn)號最小的原則出庫，從而滿足同期生產(chǎn)號的順序要求。

4 結(jié) 論

立體倉庫控制系統(tǒng)自動化程度較高、數(shù)據(jù)采集量大、控制站多，因此，對系統(tǒng)可靠性的要求較高。設(shè)計達到了用戶系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)投入運行表明，系統(tǒng)設(shè)計合理，運行穩(wěn)定，可靠、靈活地實現(xiàn)了復(fù)雜的連鎖任務(wù)，具有較高的機電一體化水平。同時，該系統(tǒng)的使用，減輕了工人的勞動強度，減少了設(shè)備運行的故障，提高了生產(chǎn)效率。

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