韓金豐，高越

（1.上汽通用（沈陽）北盛汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000；2.華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110000）

前言

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備正在汽車制造行業(yè)得到越來越廣泛地應(yīng)用。幾乎所有汽車公司，不管是老牌企業(yè)還是新造車勢(shì)力，都在追求提高工廠的自動(dòng)化和數(shù)字化水平。可編程序控制器PLC成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，并且應(yīng)用越來越廣泛，特別是在汽車制造領(lǐng)域，為汽車的全自動(dòng)化生產(chǎn)提供可靠保證。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。

1 PLC控制技術(shù)概述

PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)，車間，工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備，具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活，編程簡(jiǎn)單，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制，順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過程控制，成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱（PLC，機(jī)器人，CAD/CAM）之一[2]。

2 AB-PLC之間數(shù)據(jù)通訊技術(shù)

AB-PLC之間的數(shù)據(jù)通訊分為I/O接線、工業(yè)控制網(wǎng)通訊、以太網(wǎng)通訊三種方式。

2.1 I/O接線方式

將需要傳遞的信號(hào)，通過PLC系統(tǒng)下的I/O模塊，以bool量的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此種方式傳輸數(shù)據(jù)量有限，傳輸距離小，并且為確保安全需要進(jìn)行兩套系統(tǒng)間的電氣隔離。在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，部分安全信號(hào)采用此種方式進(jìn)行相鄰PLC之間的安全互鎖。

2.2 工業(yè)控制網(wǎng)通訊

AB-PLC支持多種系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類型，此處以 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)為例。在AB公司的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品中，有IP67等級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交互模塊 FDN-DN1。此模塊可同時(shí)接入兩套 PLC系統(tǒng)的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，在兩套PLC的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中分別對(duì)模塊進(jìn)行配置，完成后實(shí)現(xiàn)兩套 PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。使用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，其通訊速度由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置決定，其數(shù)據(jù)通訊量為128 bytes；DeviceNet網(wǎng)絡(luò)線纜長(zhǎng)度要求如表1所示，此方式僅使用于距離相隔較近的PLC之間的通訊。

表1 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)線纜要求

2.3 以太網(wǎng)通訊

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用。AB-PLC通過安裝以太網(wǎng)通訊模塊可以接入工業(yè)以太網(wǎng)。通過以太網(wǎng)進(jìn)行 PLC之間數(shù)據(jù)通訊有生產(chǎn)者/消費(fèi)者標(biāo)簽?zāi)Ｊ胶蚆SG指令編程模式兩種方法。

2.3.1 PLC之間建立生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式

借助RSlogix5000軟件分別在兩套PLC的在全局變量下組態(tài)生產(chǎn)者與消費(fèi)者標(biāo)簽，在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中添加伙伴站，控制器名稱要與所連接的生產(chǎn)者控制器名稱一致，網(wǎng)絡(luò)的IP地址也要一致。在組態(tài)消費(fèi)者標(biāo)簽時(shí)組態(tài)生產(chǎn)者站點(diǎn)和變量名，組態(tài)好后會(huì)在標(biāo)簽內(nèi)“基本tag”下顯示相對(duì)應(yīng)生產(chǎn)者標(biāo)簽屬性。配置完成后無需編寫程序即可完成 PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。

2.3.2 MSG指令編程通訊模式

MSG 指令可從網(wǎng)絡(luò)中的另一個(gè)模塊異步讀取數(shù)據(jù)塊或向其異步寫入數(shù)據(jù)塊。MSG指令編寫之前，要建立數(shù)據(jù)類型為MESSAGE結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽，每一條MSG指令都要分配一個(gè)標(biāo)簽，這個(gè)標(biāo)簽記錄本條指令的通訊狀態(tài)和執(zhí)行情況。在程序中編寫 MSG指令后，對(duì)指令進(jìn)行配置，配置內(nèi)容包含傳送信息的類型、位置、長(zhǎng)度，以及通訊路徑。配置完成MSG指令后，就可以進(jìn)行PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。

3 汽車白車身制造中實(shí)際應(yīng)用

白車身生產(chǎn)過程就是各個(gè)零部件合拼焊接的過程。隨著自動(dòng)化技術(shù)在焊裝車間的廣泛應(yīng)用，零部件均使用自動(dòng)輸送設(shè)備運(yùn)送到制定位置，由機(jī)器人自動(dòng)抓取并進(jìn)行拼合安裝。以前臂梁零件安裝工位為例，員工需要按主線實(shí)際車型隊(duì)列，提前將前臂梁安放到自動(dòng)輸送設(shè)備上，減少工位運(yùn)行時(shí)間、提升上料人員工作效率。前臂梁安裝工位布局如圖1所示。

圖1 前臂梁安裝工位布局圖

生產(chǎn)隊(duì)列數(shù)據(jù)的傳遞距離較遠(yuǎn)，故實(shí)際采用以太網(wǎng)MSG指令方式完成。按工藝生產(chǎn)需求，需要提前22個(gè)生產(chǎn)工位讀取生產(chǎn)隊(duì)列信息，在程序中編寫MSG指令，并按PLC實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行路徑配置。將讀取到的生產(chǎn)車型信息存儲(chǔ)到制定的堆棧中，并顯示在工位指示屏上指導(dǎo)員工上料。當(dāng)員工每完成一次上料工作，并檢測(cè)與需求車型一致時(shí)，進(jìn)行一次出棧邏輯。通過生產(chǎn)隊(duì)列的提前傳遞，實(shí)現(xiàn)集中批量上料，將員工從上料等待中解放出來用以完成其他工作，提升人員的工作效率。實(shí)際運(yùn)行下來數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，效果明顯。

4 結(jié)論

以遠(yuǎn)程通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，可以將整個(gè)生產(chǎn)過程的管理、控制與執(zhí)行組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提升生產(chǎn)運(yùn)行效率，并將成為工業(yè)控制的必然趨勢(shì)[3]。未來以此為基礎(chǔ)的工業(yè)自動(dòng)化、智能化技術(shù)，將在工業(yè)制造等多領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。