張 強，樊志鵬，王偉譞

（中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司，遼寧 大連 116000）

引言

近年來，我國社會經濟不斷發(fā)展，給汽車銷量帶來巨大的創(chuàng)新，汽車生產企業(yè)產能需求得到逐漸提高，給汽車制造生產線提出更大的挑戰(zhàn)。焊接生產線作為汽車制造生產線當中的重要環(huán)節(jié)，是提高產能與質量的重要方式，同時還能有效滿足消費者消費理念與需求，提升汽車銷售業(yè)績。除此之外，汽車制造業(yè)作為制造業(yè)當中的主要行業(yè)，如何實行智能化、自動化制造對于汽車行業(yè)具有非常重要的作用。

1 智能化焊接生產線的可行性分析

1.1 輸送方式研究

車輛焊接生產線作為生產的主要傳輸系統(tǒng)，是為了確保能有效完成pallet傳輸工作，便于維修人員進行后期維護，能有效降低機器故障率。該生產線主要利用GEOpallet與高速滾床傳輸原理，合理調整了車間和車身底板之間的傳輸途徑和效率。根據pallet工作位置不同性，將其有效輸送到目標位置，讓車體在焊接過程當中，能提高輸送效率和生產效率，現(xiàn)階段企業(yè)將滾床分為三種常見類型。其中第一類滾床具有升降功能，能對pallet進行精準定位，通常應用于后輪罩滾邊工位、VISION工位、CEO工位；第二類滾床不具備升降功能，通常利用編碼尺為基礎，來有效實施pallet定位功能，應用于機器人loading工位、補焊工位、機器人涂膠工位等；第三類滾床與第二類滾床性質相似，同樣不具有任何升降功能，但能合理控制pallet啟動、停止等功能，一般被應用于人工檢測工位、idle工位、空中pallet等生產線方面。

1.2 可編程控制器系統(tǒng)

當出現(xiàn)一些特殊要求時，企業(yè)可合理使用rockwell公司所生產的自動化控制系統(tǒng)。根據企業(yè)實際需求，來設計高效率的控制系統(tǒng)，再利用DeviceNet總線的方式來實現(xiàn)數(shù)據通信，DeviceNet總線控制網絡如圖1所示。

這種系統(tǒng)正常使用AB品牌的PLC，在應用于該類型工位時，可根據滿足企業(yè)實際要求，來編輯高效率程序結構，對故障維護、安全防護、物料傳輸?shù)确矫嬖O計詳細的程序設置，將生產信息的詳細情況顯示在HMI上，有利于保證運行狀態(tài)。

1.2.1 硬件設計

硬件設計包含范圍較廣，如位置編碼器板卡、動態(tài)制動電阻、PF755變頻器、SEW高速比電器等。硬件設計的內部接線結構如下頁圖2所示。

1.2.2 電路接線設計

電機編碼器主要是通過控制信號來連接變頻器，而變頻器是控制輸出電流系數(shù)來進一步了解電機運行基本情況，從而有效控制電機閘門的關閉與開啟。

1.2.3 程序編寫

在程序編寫時，工作人員設計編碼器數(shù)字范圍，將準確值定義在0～5 100內，當pallet前進時，編碼器編號會出現(xiàn)0～5 100的數(shù)字，這種特殊的編碼方式被稱為count up。如果編碼器數(shù)字是由5100-0這種順序變化，可使用count Down方式，提高編碼效率。為了提高交接效率，有效解決前后滾床同時動作問題，可在編碼設備設置對前后滾床不相關計數(shù)值[1]。

1.2.4 安全防護

在焊接車間內，具有大量的操作人員、機器人、輸送設備交互行為，為了提高人員和設備安全性，要合理調整控制系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)內存在很多安全設備，如安全地毯、急停按鈕、安全門鎖和激光區(qū)域掃描器等[2]，一旦那件設備出現(xiàn)問題，都會給工作人員安全造成嚴重威脅。因此要選擇合適的SIL3.PLe安全等級，利用DeviceNet網絡與Ethernet網絡傳輸信號與安全信號，將常規(guī)設備與安全控制相融合，提高系統(tǒng)整體安全性，確保機操作人員安全。

1.2.5 功能設計

針對焊接生產線ERP信息管理要求，本文設計的生產線不僅具有基本的焊接配料組裝功能，還有生產監(jiān)控管理、人力調配、物料管理三個主要功能。各功能實現(xiàn)主要通過生產線主體、軟件、電氣控制三者相互配合。其中生產線主體主要由物料傳送裝置和機器人及視覺檢測環(huán)節(jié)構成，電氣控制部分主要以三菱PLC為核心，軟件部分包含用戶端、生產端和管理端，監(jiān)控裝置有PC機和人機界面。而生產監(jiān)控是對生產過程的管理，在單元生產線上對生產操作的質量進行評價，并及時將產品質量情況傳輸?shù)焦芾斫K端，再讓管理人員根據規(guī)定對各生產線進行維護管理。同時，生產監(jiān)控功能通常是由多個設備合作進行，尤其是機器視覺系統(tǒng)，當機器人完成焊接工作后，再讓傳送帶將工件傳送到生產線末端的機器視覺處供圖像系統(tǒng)進行分析判斷并將質量信息上傳至PLC中，由PLC指示機器人下一步操作，這些數(shù)據也將由PLC處理后在管理端中顯示，供管理人員對生產線工況進行分析和管理。

1.3 工裝切換方案

現(xiàn)階段我國逐漸在嘗試突破傳統(tǒng)思路，設計多樣化工裝及時切換程序，人們將這種結構稱作OPENGATE，可給SDY工廠5+1個車型帶來專業(yè)數(shù)據，其主要是為工裝GATE帶來豐富的來車信息，等到所有工作車輛達到指定位置后，再利用工裝完成車輛焊接任務[3]。通過智能化方式實施GATE存儲是整個過程的關鍵點，同時對生產線進度提出了較高的要求，不能存在卡滯現(xiàn)象（如表1所示）。

表1 總拼工位設計對比

1.3.1 工裝底座和GATE定位

中央地板是為了將總成按照規(guī)定要求進行固定，還能應用于總拼工位尺寸調整，在這些方面都具有非常重要的意義。

1.3.2 導軌底座布局

底座布置一般會安裝在混凝腳板上，這種地腳板正常會使用固定OPENGATE的標準組件來構成，為了提高荷載均勻性，會在地板與地腳板間會增設環(huán)氧樹脂，在利用固定的化學螺栓與地腳螺栓進行固定[4]。

1.3.3 Y向移動軌道組件

移動軌道組件內含有多樣化部件，而導軌與齒條作為其中最重要環(huán)節(jié)，一般要使用螺栓固定在焊接部件，且在支架下安裝軸承滾輪，這種滾輪通常在固定C型導軌上滑動。而防旋轉組件是由兩個立式氣缸組成，這兩個氣缸能夠在移動當中，提高系統(tǒng)剛度[5]。

2 結語

我國目前正處于快速發(fā)展階段，人們對于需求質量提出更高的要求，車輛的品質受到很多人士關注，作為制造業(yè)當中的重要組成部門，汽車制造智能化是未來發(fā)展的必然趨勢。想要徹底實現(xiàn)汽車制造智能化，就需要豐富的科技技術，不能忽視設計階段的智能化問題，只能將所有程序合理智能化，才能真正意義上實現(xiàn)智能化設計。