王順菊 武昌俊 薛盛智

(安徽機電職業(yè)技術學院電氣工程系，安徽蕪湖 241000)

本項目自主研發(fā)的A1X側圍雙軌自行小車控制系統(tǒng)是在目前國內外現(xiàn)有的小車技術的基礎上，開發(fā)生產的一條全自動雙軌自行小車輸送系統(tǒng)。其先進的結構形式和控制方式目前在國內外同類設備中處于領先水平。該雙軌自行小車已被成功應用在奇瑞汽車公司A1X焊裝生產線側圍及下部總成件由分裝線到主焊線的自動化輸送成產線上。奇瑞汽車公司的A1X焊裝側圍搬運小車項目為A1X焊裝左、右側圍分裝線至主焊線的側圍機械化輸送項目，該項目要求將左、右側圍從各上件滑臺輸送至主焊線側圍翻轉夾具上。

1 DeviceNet系統(tǒng)的組成和特點

一個完整的DeviceNet網絡由以下幾部分組成:①主控器(PLC或PC)。②現(xiàn)場輸入/輸出模塊:用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置，如:傳感器、按鈕、指示燈、閥門、變送器等，產品包括可直接安裝在惡劣工業(yè)環(huán)境的IP67防護等級的輸入/輸出模塊和適合安裝在操作臺和控制柜中的IP20防護等級的輸入/輸出模塊。③其他現(xiàn)場裝置:變頻器，人機界面等復雜的現(xiàn)場裝置，可以通過獨立的DeviceNet接口連接到現(xiàn)場總線上，以獲取更多的信息。④電纜及網絡附件:各種總線電纜、輔助電源電纜、連接現(xiàn)場輸入/輸出裝置的電纜和接插件、無源多端口接線盒、總線T型頭、電源T型頭、終端電阻等。DeviceNet系統(tǒng)的特點:主要有:①DeviceNet具有強大的抗電磁干擾的能力。②軟件支持在線自動建立系統(tǒng)，使用更方便。網絡最多支持64個節(jié)點。③總線電源與通訊信號使用同一電纜。④通訊速率/通訊距離。

2 系統(tǒng)網絡結構

DeviceNet的功能是將工業(yè)現(xiàn)場的最底層設備只需通過一條與設備兼容的網線將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)送到網絡上，然后控制器通過適當?shù)穆窂降皆搶由喜杉瘮?shù)據(jù)。同時，控制器對現(xiàn)場生產設備設施的各種控制也是通過DeviceNet網絡進行的，如圖1為系統(tǒng)網絡結構。

系統(tǒng)要求小車升降、行走運行中能夠平穩(wěn)起動，準確停車。設計選用SEW MOVIDRIVE變頻器。通過加裝使用編碼器和WCS位置編碼系統(tǒng)，對驅動實際轉動行程或實際轉速進行測量，并結合變頻器的位置控制與順序控制功能，以滿足小車平穩(wěn)準確停車的系統(tǒng)要求。本系統(tǒng)通過在輸送線路中安置轉接工位的設計，在使用兩臺小車接力往返完成工件的輸送時考慮為避免出現(xiàn)兩車相撞事故，在小車的前后設置了防撞檢測開關。當檢測有信號時，兩小車停止動作，并故障報警。由于設備數(shù)量多，具有高度的分散性，這導致I/O點數(shù)多，控制線路長。須采用以DeviceNet為底層網絡的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)基于DeviceNet現(xiàn)場總線的網絡，其上連接檢測采集信號主要通過現(xiàn)場采集，向PLC提供用于邏輯程序執(zhí)行、判斷所需的各類檢測信號。包括選用行程開關作為機械裝置極限限位用，接近、磁性、光電等傳感器做物體位置檢測用。主控柜面板配置HMI，實現(xiàn)對該系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障信息以及其他相關內容的顯示。系統(tǒng)通過構建DeviceNet現(xiàn)場總線控制網絡，實現(xiàn)PLC對各節(jié)點設備的控制、配置及數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)通過PLC標準配置的以太網接口，滿足后期與上位機進行信息傳遞。

3 系統(tǒng)的組態(tài)

上位工控機安裝的歐姆龍CX－One軟件包中的CX－Intergrator可用于系統(tǒng)的組態(tài)，CX－Programmer可用于系統(tǒng)的編程，它們主要可以完成以下任務:(1)組態(tài)網絡連接和接口;(2)組態(tài)硬件;(3)編寫程序。本系統(tǒng)組態(tài)如圖2所示。

(1)安裝Devicenet網絡組態(tài)工具軟件Configurator v2.2，該工具是用來對總線上的設備進行網絡節(jié)點分配和離散模塊的I/O地址配置。在安裝好該軟件后有必要對其中的eds配置文件進行更新和升級，否則可能會在總線掃描時出現(xiàn)模塊無法識別的情況。

(2)給需要添加到Devicenet網絡上的遠程控制模塊以及變頻器等設備分配節(jié)點址并設置正確的通信波特率，Devicenet網絡上每個網段所有節(jié)點的通信波特率必須一致，且不允許有節(jié)點地址重復的設備。

(3)在網絡配置界面右鍵點擊總線上的節(jié)點設備圖標可以對每個節(jié)點的地址進行更改，節(jié)點設備都配置好后在總線分配器上的輸入/輸出選項卡上可以對已經配置了節(jié)點號的設備進行輸入/輸出通道地址的分配。當然也可以方便地取消或添加模塊的默認I/O地址，通過點擊全局選項卡上的“register/unregistered”按鈕，這樣就很方便地將出錯或暫時不需要的模塊從總線上屏蔽掉，給調試工作帶來很靈活的處理。

4 用戶程序的編寫和調試

本系統(tǒng)的程序按其功能可以分為上位監(jiān)控程序，下位PLC控制程序，上位工控機配置了組態(tài)監(jiān)控軟件CX－Designer，同時也安裝了CX－Programmer編程軟件用于系統(tǒng)的編程。

4.1 上位監(jiān)控程序

通過使用歐姆龍Cx－Designer組態(tài)軟件提供的多種控制按鈕庫、圖形控件、功能控件等，可方便地對設備所需的顯示和操作進行最優(yōu)修改。軟件還可以為不同的操作人員設立不同的密碼和使用權限。

觸摸屏軟件的設計包括設備的分步功能按鈕，各個動作的畫面和信息，并將它們與PLC程序相連。根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，設計了小車自動運行進程的界面，手動界面分步工位按鈕，各個工位氣缸信號檢測顯示，報警顯示以及調試等界面。如圖3所示為小車自動運行進程的界面。

4.2 下位PLC控制程序

PLC控制站的控制程序是基于結構化的編程思想，復雜的側圍搬運輸送系統(tǒng)程序是由許多子任務構成的，許多子任務又是由更小的子任務組成，如此下去，就可以把復雜的側圍搬運輸送系統(tǒng)的控制分解成許多易于解決的小任務。編寫程序的過程正好與此相反，先編寫解決子任務的程序，通過一級一級的調用最后完成側圍搬運輸送系統(tǒng)程序的控制。如圖4所示該程序主要有主柜程序左側圍小車、右側圍小車以及交接信號子程序組成，其中左側圍小車和右側圍小車分別有是由上下件小車鎖緊程序、小車夾具推桿程序、編碼器程序、小車升降以及行走等等小的子程序組成。

5 結語

本系統(tǒng)基于DeviceNet現(xiàn)場總線的PLC側圍搬運輸送系統(tǒng)的設計是根據(jù)奇瑞公司生產實際要求，通過采用構建現(xiàn)場總線控制網絡，實現(xiàn)PLC對各節(jié)點設備的控制、配置及數(shù)據(jù)采集，減少了系統(tǒng)設計、安裝、維護的工作量，提高了控制系統(tǒng)運行的可靠性。

目前該設備已經投入生產運行。從系統(tǒng)運行實踐表明:該系統(tǒng)功能強大、安全可靠、操作靈活，為生產線的生產創(chuàng)造了明顯的經濟效益，并大大提高了生產效率、自動化生產水平和管理水平。

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