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        汽車(chē)總裝生產(chǎn)線自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)的分析

        2018-11-12 11:22:36溫潤(rùn)根
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年19期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)化

        溫潤(rùn)根

        摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,新型的管理理念、生產(chǎn)工藝等如同雨后春筍般浮現(xiàn),在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。同時(shí),也為我國(guó)汽車(chē)制造生產(chǎn)中自動(dòng)化水平的提升提供了極大動(dòng)力,使汽車(chē)生產(chǎn)全過(guò)程變得更加穩(wěn)定與安全,使我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入世界汽車(chē)制造大國(guó)的隊(duì)伍當(dāng)中?;诖耍疚膶?duì)輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備與流程進(jìn)行分析,并對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成加以闡述。

        關(guān)鍵詞:汽車(chē)總裝生產(chǎn)線;自動(dòng)輸送控制;自動(dòng)化

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.053

        0 引言

        現(xiàn)階段,輸送機(jī)的誕生為汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)與活力,在類型上通常分為滑撬式、積放式與平板式幾種形式。為了使我國(guó)汽車(chē)品牌質(zhì)量得到顯著提升,生產(chǎn)成本得到有效降低,需要在汽車(chē)生產(chǎn)輸送系統(tǒng)中引入自動(dòng)化控制技術(shù),進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)較為先進(jìn)、高效的現(xiàn)代化汽車(chē)生產(chǎn)線。因此,PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等得到了十分廣泛的應(yīng)用。

        1 汽車(chē)的構(gòu)造與功能

        一般情況下,大部分類型的電氣與機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)的過(guò)程中都十分注重裝配環(huán)節(jié),裝配過(guò)程中主要是進(jìn)行檢測(cè)與機(jī)械調(diào)整工作,保障各個(gè)零件都能夠良好的組成起來(lái)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體,使其自身的作用得到充分發(fā)揮。而總裝則是按照相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),將不同類型的零部件整合成一個(gè)整體,也可以說(shuō)將各個(gè)零部件都安置到相應(yīng)的位置,進(jìn)而完成整體組裝的過(guò)程。

        汽車(chē)作為一個(gè)工業(yè)制成品,具有較強(qiáng)的復(fù)雜性,在構(gòu)造上應(yīng)用到的主要設(shè)備為:車(chē)身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電器設(shè)備等。在底盤(pán)的下方還具有幾個(gè)系統(tǒng),分別為轉(zhuǎn)向、行駛、制動(dòng)、操縱與傳動(dòng)等,如若在較為大型的制造廠中,上述設(shè)備則通常分別源自較為獨(dú)立的廠地,然后將其送入到一個(gè)總的裝配車(chē)間中進(jìn)行組合工作。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知,中型卡車(chē)中的微小零件種類為500余種,數(shù)量約為2000件,正常型號(hào)的小轎車(chē)在制造中也十分精密,由于各項(xiàng)電器設(shè)備得到了不斷的完善,使其在零件總量的應(yīng)用上甚至超過(guò)了卡車(chē)配件,由此可見(jiàn),在汽車(chē)總裝方面具有較大的復(fù)雜性[1]。

        2 自動(dòng)輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備與流程

        2.1 主要設(shè)備

        在自動(dòng)輸送系統(tǒng)中,主要包括車(chē)身存儲(chǔ)線、內(nèi)飾線、底盤(pán)線、發(fā)動(dòng)機(jī)線、車(chē)門(mén)線、輪胎與座椅輸送線、總裝配線等。

        (1)車(chē)身存儲(chǔ)線主要功能是將車(chē)身由噴漆車(chē)間轉(zhuǎn)移到裝配車(chē)間中,設(shè)備最為突出的特征便是能夠按照實(shí)際需求,對(duì)不同顏色、類型的車(chē)身進(jìn)行存儲(chǔ),進(jìn)而為生產(chǎn)流程不斷的進(jìn)行車(chē)身供給。

        (2)在內(nèi)飾線中,包括內(nèi)飾一線、二線,其中內(nèi)飾一線的功能是內(nèi)飾裝配,二線的主要功能與一線相似,由總裝工藝裝配與輸送空吊具兩方面構(gòu)成。

        (3)在底盤(pán)線與發(fā)動(dòng)機(jī)線中,根據(jù)相關(guān)工藝要求,對(duì)汽車(chē)底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)等完成裝配工作。

        (4)在車(chē)門(mén)線中,對(duì)轎車(chē)的車(chē)門(mén)進(jìn)行運(yùn)輸、分裝與合裝等。

        (5)在座椅、輪胎輸送線中,對(duì)汽車(chē)輪胎進(jìn)行合裝與分裝,并且進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?,最終在總配線、外觀檢測(cè)線中進(jìn)行裝配工作,保障整個(gè)達(dá)標(biāo)以后,使整車(chē)順利下線。

        2.2 輸送系統(tǒng)流程

        在車(chē)身完成涂裝工作后,便開(kāi)始進(jìn)行總裝,對(duì)于一些具有特殊裝配需求的汽車(chē)來(lái)說(shuō),需要采用多樣化的輸送設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配操作,以此來(lái)促進(jìn)全部裝配工作的完成,使成品車(chē)輛順利下線。在整個(gè)車(chē)輛均順利完成涂裝工作以后,利用滑動(dòng)式輸送的方式將整個(gè)車(chē)身運(yùn)輸?shù)街贫ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行裝配,在升降段中還會(huì)以較快的速度上升到一定高度后進(jìn)行信號(hào)發(fā)射,使信號(hào)被發(fā)生到其他停止器當(dāng)中,懸鏈推桿帶著相應(yīng)的吊具離開(kāi)裝載工位后,促進(jìn)整個(gè)推車(chē)機(jī)的順利完成,升降段繼續(xù)發(fā)生動(dòng)作,然后迎接下一輛汽車(chē)車(chē)身的到來(lái)。

        在存儲(chǔ)區(qū)中,最為重要的功能便是清理,對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)中需要的設(shè)備來(lái)說(shuō),在存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行涂漆處理以后,需要將車(chē)身按照一定的順序排列,然后完成總線的運(yùn)輸工作。在存儲(chǔ)區(qū)域中具有緩沖功能,對(duì)車(chē)身進(jìn)行涂裝時(shí),空吊具能夠利用升降機(jī)達(dá)到緩沖區(qū)域中,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在總裝車(chē)間中進(jìn)行車(chē)輛的加工與生產(chǎn),時(shí)長(zhǎng)為3h。如若存儲(chǔ)區(qū)中的車(chē)身沒(méi)有與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相符合,則需要利用分道岔進(jìn)行返回,運(yùn)輸?shù)椒祷鼐€路中,進(jìn)行二次輸送。一般情況下,經(jīng)過(guò)噴漆處理以后的車(chē)身可以直接被運(yùn)輸?shù)娇傃b線的輸送當(dāng)中,無(wú)需從存儲(chǔ)區(qū)域中經(jīng)過(guò)[2]。

        在整個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)和制造的過(guò)程中,輸送系統(tǒng)在其中承擔(dān)著十分重要的責(zé)任,采用現(xiàn)代化的輸送設(shè)備與電氣控制體系能夠?qū)ζ?chē)生產(chǎn)線的自動(dòng)化方面有較大的促進(jìn)作用,進(jìn)而保障整個(gè)系統(tǒng)能夠安全、可持續(xù)的工作運(yùn)行。科學(xué)正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車(chē)生產(chǎn)線的自動(dòng)化,促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的穩(wěn)定性,使故障發(fā)生的概率得到顯著的降低。而將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到輸送系統(tǒng)當(dāng)中,便能夠?qū)崿F(xiàn)提升生產(chǎn)效率,降低成本投入水平的重要作用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化的生產(chǎn),保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性與安全性,為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

        2.3 升降機(jī)轉(zhuǎn)掛控制

        系統(tǒng)能夠?qū)⑼科岷蟮能?chē)身轉(zhuǎn)掛到車(chē)身的儲(chǔ)存線當(dāng)中,并且通過(guò)讀址器將車(chē)身橇體上的載體代碼進(jìn)行讀取,并且將數(shù)據(jù)信息上傳到計(jì)算機(jī)當(dāng)中,對(duì)于不同車(chē)身的吊具來(lái)說(shuō),可以通過(guò)各自的地址代碼選取不同的吊具,并且儲(chǔ)存到不同的線中。升降機(jī)的運(yùn)行過(guò)程為:?jiǎn)?dòng)→低速→高速→低速→停止,系統(tǒng)使用軟啟動(dòng)的方式,然后通過(guò)高速運(yùn)行來(lái)提升生產(chǎn)率,在低速運(yùn)行后停止,明確定位以此來(lái)減輕對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。

        3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

        在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中,以往的電氣控制系統(tǒng)通常是采用集中式控制模式,但是在控制系統(tǒng)中存在一定的缺陷,例如,現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線、配電盤(pán)的數(shù)量較多,致使施工較為復(fù)雜,且線路較長(zhǎng),導(dǎo)致操作難度提升。在上世紀(jì)90年代,信息技術(shù)不斷發(fā)展,以往集中控制模式逐漸退出歷史舞臺(tái),計(jì)算機(jī)控制模式得到廣泛的應(yīng)用,新模式的核心為PLC,使以往傳統(tǒng)的密集型電纜、電控柜組的被動(dòng)力控制器件、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊等被替代。利用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行管理、監(jiān)控、變成等,實(shí)現(xiàn)中層控制與底層控制中數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的高效通訊。

        3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

        目前汽車(chē)自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)中的主要構(gòu)成為:工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC控制系統(tǒng)等。

        (1)所謂的工業(yè)以太網(wǎng)主要是指存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的局域網(wǎng),屬于一種工業(yè)單元網(wǎng)絡(luò)存在,能夠?qū)⒆詣?dòng)化系統(tǒng)有效相連,并且為PC機(jī)與工作站提供高效的通訊,實(shí)現(xiàn)廣泛、高效、開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)順利建成,具有較強(qiáng)的通信功能。

        (2)現(xiàn)場(chǎng)總線主要是一種數(shù)字通訊系統(tǒng),能夠與現(xiàn)場(chǎng)裝置相聯(lián)合,起到十分顯著的控制作用。在本文研究的系統(tǒng)中,現(xiàn)場(chǎng)總線采用的是

        (下轉(zhuǎn)第92頁(yè))

        (上接第64頁(yè))

        I/O網(wǎng)絡(luò),也可稱為是Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)[3]。

        將汽車(chē)制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合后,利用工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),有利于促進(jìn)汽車(chē)生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)化控制,并且能夠取得十分明顯的效果。

        3.2 總線生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

        從層次方面來(lái)看,可以將自動(dòng)化控制系統(tǒng)劃分為不同層次,分別為控制層、管理層、設(shè)備層。上位機(jī)與下位機(jī)等數(shù)據(jù)通信采用系統(tǒng)的通信單元,并且對(duì)控制系統(tǒng)的管理層、控制層等相連接,主控制器中PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通訊網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,主要的構(gòu)成部分如下:PLC主機(jī)、Profibus網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線、24VDC數(shù)字量模塊、與工業(yè)以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)通訊處理器、終端顯示、變頻器、傳感器、IP67型輸入與輸出模塊等。其中,傳感器主要使用的是+24V,三線制現(xiàn)場(chǎng)快速接插件式;終端顯示主要是自動(dòng)化運(yùn)輸過(guò)程中的數(shù)值大小、所產(chǎn)生的故障等,其功能在于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制,控制功能主要由菜單系統(tǒng)完成。使用的變頻器需要與RS485穿行接口標(biāo)準(zhǔn)相符合,并且最多可以將31臺(tái)變頻器在同一時(shí)間連接到PC中,在操作方面主要是通過(guò)相關(guān)數(shù)字量、數(shù)字鍵盤(pán)、RS485穿行接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        4 輸送控制系統(tǒng)的無(wú)功功率及補(bǔ)償

        在三相交流電力系統(tǒng)中,各相電壓與電流的幅度應(yīng)保持在相同水平,在相位差上呈現(xiàn)120°的對(duì)稱狀態(tài),但是,由于汽車(chē)總裝生產(chǎn)線中的各項(xiàng)元件參數(shù)有些并不具備非線性特征,加之負(fù)載變化具有較強(qiáng)的隨機(jī)性,可能產(chǎn)生多樣化故障都能夠,理想狀態(tài)實(shí)質(zhì)上不可能存在,因此產(chǎn)生了電能質(zhì)量問(wèn)題,而我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量方面的研究,主要是無(wú)功補(bǔ)償方面。

        一般情況下,電源不但會(huì)為用電設(shè)備提供有功功率,還會(huì)提供一些無(wú)功功率。而電力系統(tǒng)中的無(wú)功損耗主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一方面為輸電系統(tǒng)自身無(wú)功,另一方面為負(fù)荷對(duì)功力的消耗。在輸電系統(tǒng)中,自身吸收的無(wú)功功率主要為非線性負(fù)荷、感性負(fù)荷等,使用日光燈、異步電機(jī)等,這些負(fù)載中部分容量較大在啟動(dòng)中將不可避免的產(chǎn)生較大的無(wú)功功率對(duì)其進(jìn)行的補(bǔ)償措施主要為:(1)提升用電系統(tǒng)與負(fù)載功率因素,縮小設(shè)備容量,進(jìn)而減少功率消耗;(2)保障電網(wǎng)、受電端電壓的穩(wěn)定性,使供電質(zhì)量提升,在長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置保障系統(tǒng)穩(wěn)定性,提升輸電能力。

        5 結(jié)論

        綜上所述,現(xiàn)階段汽車(chē)自動(dòng)輸送系統(tǒng)中主要構(gòu)成為工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC自動(dòng)化系統(tǒng),在實(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)車(chē)間數(shù)據(jù)管理體系與中級(jí)控制的結(jié)合,使系統(tǒng)的功能得到充分發(fā)揮,進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陸成剛.汽車(chē)變速器裝配線現(xiàn)場(chǎng)控制及生產(chǎn)監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化系統(tǒng)研究室,2015.

        [2]代民富.汽車(chē)柔性總裝生產(chǎn)線方案與實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶大學(xué),2015.

        [3]高鵬.基于RFID的變速器自動(dòng)化裝配線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化系統(tǒng)研究室,2014.

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