牛志兵

（上海汽車集團股份有限公司乘用車公司，上海 200000）

電動自行小車系統(tǒng)（EMS）在車身側(cè)圍輸送中的應(yīng)用

牛志兵

（上海汽車集團股份有限公司乘用車公司，上海 200000）

本文對電動自行小車系統(tǒng)（EMS）在車身側(cè)圍輸送中的應(yīng)用進行了闡述，對EMS輸送系統(tǒng)的主要組成部分，軌道系統(tǒng)，小車系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的設(shè)計和功能進行了詳細的說明，從提高系統(tǒng)自動化程度和增加系統(tǒng)柔性化的角度，并介紹了RFID在EMS系統(tǒng)中的技術(shù)方案和作用。

電動自行小車；側(cè)圍輸送；無線射頻技術(shù)

1 EMS系統(tǒng)應(yīng)用概述

焊接車間多車型進行混線生產(chǎn)，通常情況下一條側(cè)圍線生產(chǎn)一種或者兩種車型的側(cè)圍零部件，同一車型的側(cè)圍零部件又因為配置不同也會略微有差別。側(cè)圍零件生產(chǎn)完成后通過EMS線自動運輸至總拼線，如圖1所示，圖中有三條側(cè)圍生產(chǎn)線和2條總拼生產(chǎn)線。側(cè)圍1線生產(chǎn)的零件送入總拼1線；側(cè)圍2線生產(chǎn)的零件送入總拼2線；側(cè)圍3線生產(chǎn)兩種側(cè)圍，一種側(cè)圍送入總拼1線另一種側(cè)圍需送入總拼2線。自行小車將側(cè)圍零件輸送至總拼線后，空小車返回至側(cè)圍生產(chǎn)線繼續(xù)裝載側(cè)圍零件循環(huán)運行。根據(jù)車間側(cè)圍生產(chǎn)線和總拼生產(chǎn)線的布置情況，布置EMS線軌道時會出現(xiàn)較多的分線、并線、十字交叉道岔，自行小車通過時要求軌道根據(jù)自行小車運行的路徑隨時進行自動切換。

圖1

2 系統(tǒng)主要組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

EMS側(cè)圍輸送系統(tǒng)包括了自行小車，承載梁，鋁合金軌道，集電器，滑觸線，道岔，升降系統(tǒng)，RFID識別系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)等組成。每個自行小車本身還帶有驅(qū)動裝置和控制器，電源和信號以電排的方式安裝在吊架運行的導軌上，小車通過集電器與滑觸線的電排接觸進行取電。側(cè)圍輸送線系統(tǒng)有PLC進行控制，PLC與各個小車之間的通訊通過安裝在控制柜中的半波發(fā)生器發(fā)送的正弦波信號完成。PLC通過半波發(fā)生器發(fā)送正弦波信號提供控制指令給小車控制器，小車控制器通過接受正弦波信號來實現(xiàn)對小車電機運轉(zhuǎn)動作的控制，從而達到控制小車的啟停動作。其控制系統(tǒng)原理如圖2所示。

2.2 自行小車構(gòu)成及功能

自行小車機械結(jié)構(gòu)采用主車加副車形式組成，主車上帶有運行驅(qū)動機構(gòu)，副車為從動小車，這種結(jié)構(gòu)一方面便于小車拐彎，另一方面利于均衡重量 。為了使自行小車在運行過程中保持平穩(wěn)，不偏離運行軌道，在主車和副車上專門設(shè)置的導向輪。自行小車上電控系統(tǒng)有電刷、小車控制器、以及接近開關(guān)和光電開關(guān)等電氣元氣件組成。電刷主要功能是與滑觸線接觸接受動力電和接受半波發(fā)生器發(fā)送的控制信號；小車控制器控制電機運行停止、快速、慢速行走；光電開關(guān)用于檢測兩個小車之間的距離，當兩個小車之間的距離達到保護距離時自行小車就減速運行；接近開關(guān)用于檢測兩小車接觸的距離，當接近開關(guān)發(fā)生動作信號時，小車就立即停止，這樣就可以有效防止小車之間發(fā)生碰撞事故。

2.3 輸送線的構(gòu)成及功能

輸送線主要有由軌道、安裝在軌道上的滑觸線電排和沿線的感應(yīng)開關(guān)組成。EMS軌道采用鋁合金型材，由于軌道上下緣左右均有向內(nèi)的翻邊，故可以將下列部件固定在軌道縱向的任意位置且在此方向上無級可調(diào)：軌道吊鉤、感應(yīng)開關(guān)支架、感應(yīng)開關(guān)發(fā)號板。直軌的標準長度6m。可根據(jù)軌道布置的需要，截取所需的長度。軌道以功能來區(qū)分可分為輸送段、工位段、道岔、升降段和維修段。電排安裝在小車運行的軌道上。電排一般有6根，其中三根為電源排L1、L2和L3，一根為接地排PE，一根用于控制柜中控制器向小車控制器傳送信號的S1排，一根用于小車向中央控制柜反饋信號的M1排。道岔也是自行小車輸送系統(tǒng)的一個重要組成部件，它可以將物料輸送從一條線路轉(zhuǎn)入到另一條線路，從一個循環(huán)轉(zhuǎn)入到另一個循環(huán)，從而利用它可以組成一個復雜的平面網(wǎng)絡(luò)。為了最大限度地保證自行小車的每個部件正常運行，輸送線在設(shè)計中特別設(shè)置了維修診斷區(qū)，空載的小車可以進入維修診斷區(qū)，進行剎車性能、光電防撞傳感器工作狀態(tài)，小車的接地系統(tǒng)是否完好及電刷磨損情況等檢測。維修診斷區(qū)內(nèi)還裝有檢具臺，可對自行小車上的吊具進行標定調(diào)整。經(jīng)過該過程就大大降低了故障隱患，保證了輸送線的正常運行。

圖2

2.4 RFID識別系統(tǒng)

在車身的EMS側(cè)圍輸送系統(tǒng)中，為了保證側(cè)圍和底板準確無誤的匹配，以及復雜系統(tǒng)的道岔路徑的選擇，系統(tǒng)中專門設(shè)計了RFID識別系統(tǒng)。每臺輸送小車均裝有RFID載碼體TAG標簽，用于存儲小車所掛側(cè)圍的車型信息。在側(cè)圍上件點，機器人會在掛件前將抓手上的側(cè)圍車型與吊具信息進行double check匹配，匹配成功后機器人開始自動掛件，同時由機器人將車型信息寫入到TAG標簽內(nèi)。在道岔分岔口前面的位置設(shè)有RFID讀寫頭，對側(cè)圍車型信息進行識別，小車會根據(jù)該信息自動進入相應(yīng)的道岔。在道岔的匯合口的位置也設(shè)有RFID讀寫頭，可知曉每條道岔當前所停小車的車型信息，同時，底板總拼線所需要的車型信息會提前發(fā)送給道岔，道岔根據(jù)底板所需切換相應(yīng)軌道放行對應(yīng)的側(cè)圍小車。這樣就可以確保底板和側(cè)圍車型匹配的準確性，大大提高了車身車間側(cè)圍輸送的自動化、柔性化和智能化。

3 系統(tǒng)自動運行功能的實現(xiàn)及注意問題

3.1 小車運行、道岔的選擇與控制

自行小車的運行控制通過控制柜內(nèi)的PLC、半波發(fā)生器以及自行小車直接的通訊來實現(xiàn)，由于在輸送線沿線布置了一些接近開關(guān)，這些接近開關(guān)的信號也是接入通過總線網(wǎng)絡(luò)連接到PLC中，當小車運行到接近開關(guān)布置的位置時，接近開關(guān)被觸發(fā)，系統(tǒng)PLC根據(jù)小車的前后情況判斷當前小車是行走還是停止，并把行走或停止信號通過半波發(fā)生器的波形信號發(fā)送到小車控制器。

為了避免在十字道岔處發(fā)生小車碰撞的事故，在自行小車運行方向的十字道岔前面設(shè)置了小車到位開關(guān)和小車干涉位開關(guān)；在道岔后端設(shè)置小車離位開關(guān)。當自行小車到達十字道岔前端的到位開關(guān)時就停止，如PLC判斷道岔間處于沒有干涉的狀態(tài)，在十字道岔就切換到自行小車運行的線路以便小車通過。當小車運行到干涉開關(guān)時，干涉開關(guān)信號被觸發(fā)，PLC則控制鎖住十字道岔，不讓道岔再切換，這時另外一個方向過來的自行小車只能在道岔前的停止位處等待，當自行小車通過十字道岔，觸碰到道岔后端的離位開關(guān)時，PLC對十字道岔解鎖，道岔可以旋轉(zhuǎn)切換位置，這時另外一個方向過來的自行小車則可以通過道岔。

3.2 總拼生產(chǎn)線底板拉動側(cè)圍正確匹配生產(chǎn)

總拼生產(chǎn)線是將底板和側(cè)圍拼接到一起的工段，由于總拼線上生產(chǎn)不同的車型及同種車型不同的配置，這就要求底板和側(cè)圍要正確匹配，不然就會出錯，導致生產(chǎn)的車身報廢。在圖1總拼1線中，當?shù)装骞ぜ斔偷娇偲淳€前時RFID讀出底板工件信息，EMS線系統(tǒng)PLC根據(jù)底板輸送線PLC傳輸過來的車型信息切換到側(cè)圍線的相應(yīng)道岔，放出相應(yīng)的側(cè)圍零件，在放出側(cè)圍零件后，安裝在EMS軌道上的RFID再次讀出側(cè)圍零件的詳細信息與底板工件進行確認匹配，如果配置正確，就進入總拼生產(chǎn)線進行生產(chǎn)，如果偶爾發(fā)生配置錯誤系統(tǒng)則立刻報警，呼叫人工處理。通過這一信息的比對，有效地避免了總拼線上拼錯車的問題

4 結(jié)語

隨著人力成本的不斷攀升，汽車生產(chǎn)線需要提升自動化程度來保證品質(zhì)和降低人力成本，EMS輸送系統(tǒng)因其具有的獨特優(yōu)勢。EMS輸送系統(tǒng)實現(xiàn)空中輸送存儲，充分利用車間的二層空間，解決了地面輸送空間不足的問題，提高了空間利用率；EMS輸送系統(tǒng)精確定位，利用RFID識別系統(tǒng)準確的將側(cè)圍部件從側(cè)圍上件工位輸送至相應(yīng)的總拼下件工位，解決了多車型混線生產(chǎn)工件難匹配的問題；EMS輸送系統(tǒng)與線體及機器人自動化連鎖，自動上下件確保實現(xiàn)自動交接，提高生產(chǎn)效率。

EMS輸送系統(tǒng)在提高空間利用率、提升自動化水平及防錯水平等方面有明顯效果，隨著自動化水平的提升，EMS在汽車制造中的應(yīng)用一定會越來越廣泛！

TU74

A

1671-0711（2017）07（上）-0152-02