無線工業網絡在汽車塗漆輸送控製係統改造的應用

 由於市場需求的提升,江淮汽車製造廠原有部分生產係統已不能滿足產能的提升需求:塗裝底漆生產線存在瓶頸工位,受工藝時間的限製,節拍時間長;底漆生產線采用分段供電的控製方式,所有的動作都由地麵主控PLC完成,技術比較落後,柔性差,擴充很難;老係統已使用了10年,部分設備出現老化,故障率很高,維護十分困難。但是原有的工藝槽體還是存在提升潛力的,槽體空間比較大,能夠放入兩台車體進行工藝處理。通過對原生產線瓶頸工位進行雙工位改造和增加自行小車車組,可以消除瓶頸,但是使用原有控製係統是很難實現的,勢必要進行改造升級。

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  此次江淮汽車製造廠底漆生產線的改造,實際上就是底漆生產線自動化輸送係統(環行自行小車)的改造。最終達到的產能目標,改造後單排、一排半車型工藝節拍為210s(原來為280s),產能提高近30%;雙班日產量達到300台(原來為200台左右)。

 

  工藝介紹

 

  汽車塗裝底漆生產線(又稱“前處理和電泳生產線”)主要由工藝槽體係統和自動化輸送係統組成。它是汽車塗裝的第一道關鍵工序,底漆質量的好壞,直接關係到後序工藝,而底漆生產線的輸送機構的自動化程度及好壞又直接影響塗裝的質量和效率。

 

  底漆生產線共有11個工藝槽體,依次是:預脫脂、脫脂、第一水洗、表調、磷化、第二水洗、去離子水洗、電泳、UF超濾水洗、超濾水洗和去離子水洗。第一個槽體到最後一個槽體距離約100m,另外還有上線點、下線點和積放段,整個環行滑觸線全長約218m。

 

  底漆生產線動作過程是:上線點將焊裝車間焊好的白車身裝好在吊具上,吊具升到位後自行小車帶著吊具依次進入上述槽體進行工藝處理,然後從下線點將電泳好的車身從吊具中取下,空吊具升到位後,小車繼續運行,經過積放區重新回到上線點進入下一循環。

 

  無線解決方案的產生

 

  盡管底漆生產線動作過程比較簡單,但我們是在仍生產使用的老線基礎上進行改造,而且改造時間很短(10天左右),風險很大。我們的方案規劃始終圍繞著:確保可靠性,減少現場施工量,減少編程調試時間,並且實現全信息采集的出發點進行。

 

  自行小車是物流轉運輸送線的常用設備,它是通過車體上安裝集電極和預裝在軌道內的滑觸線在移動中接觸進行取電,提供給移動的小車。這種取電技術已經非常成熟,但通過滑觸線和集電器滑動接觸進行數據通信卻比較特殊和困難:一是由於滑觸線在軌道內是平行敷設的,並且距離比較近,之間僅有絕緣,線體裸露且沒有屏蔽層的防護,滑觸線和集電器滑動接觸之間存在很大的阻抗,而且滑動過程中接觸的效果也不穩定,還是或多或少的存在幹擾和各種不穩定因素;二是通信數據量問題,由於軌道和滑觸線的尺寸、安裝的要求及經濟指標等各方麵因素的局限,通常滑觸線數量都采用8根。目前流行的滑觸線數據通信方式主要有車載PLC到站發信方式、現場總線(如Profibus)方式及調製解調方式。

 

  由於本項目改造時間很短,改造還受到原有老資源的限製,所以以上方式在短期內都很難實現。最後我們選用了最先進的無線網絡通信技術。無線的特點是:覆蓋麵廣,頻率高不易受幹擾,功率低不易幹擾其他設備;可適應比較惡劣的環境;安裝方便,施工快,免除大量的硬線(多芯電纜)施工;應用界麵開放,調試維護方便;擴展容易,柔性程度高;數據交換量大,速率快。

 

  通過無線網絡通信來解決滑觸線數據通信受限非常適合,無線的優勢特點也很好地滿足了我們此次改造的需求。經測試(包括覆蓋區域、信號強度、抗幹擾、實時性及數據交換量對網絡速度的影響等)通過後,最終我們確定采用無線通信的方案,並采用菲尼克斯電氣的無線技術和產品。

 

  控製係統的實現

 

  1.地麵主控係統

 

  係統網絡圖和主要硬件配置如圖1和表所示。

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(1)在地麵設置一台主控櫃(見圖2),選用菲尼克斯電氣(phoenix)ILC350ETH PLC作為地麵主控PLC,處理所有地麵與小車、小車與小車之間以及輸送係統與工藝設備的數據交換及生產線的所有信息采集與監控。通過以太網接口與交換機連接,可直接與無線接入點通信。

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 (2)主控櫃安裝了一台HMI,選用菲尼克斯電氣TP 12T觸摸屏,對18台小車進行啟動、停止、吊具的升降及各工序工藝時間的控製和操作;實時顯示整線運行情況,在線顯示車組狀態、位置、所載工件類別和當前工藝節拍狀態等信息,並能進行故障診斷和報警(見圖3)。


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2.車載控製單元

 

        3.柔性程度高,擴展容易

 

  將來要想增加車組,控製係統隻需增加一套車載控製單元和一台無線客戶端即可。

 

  4.安全保障係統

 

  通過對滑觸線的創新改造,我們開發了一套安全保障係統,即使無線出現故障,新滑觸線係統也能保障生產線的不停線運行。

 

  5.定位識別係統十分先進

 

  先進的定位識別係統無機械磨損,無需參考點,絕對位置測量,實時檢測,最大限度地實現了小車的智能化。

 

  結語

 

  此項目現已改造完成,並達到了提升產能的目標,目前項目已通過了預驗收。無線網絡從調試開始到現在一直表現相當穩定,是此項目取得成功的關鍵。通過此項目證明了菲尼克斯電氣的無線網絡通信可靠,應用在環行自行小車自動控製係統中能夠充分發揮其優勢,性價比很高。在國內,無線網絡用在塗裝自行小車輸送係統中,特別是滑動距離比較遠、範圍比較廣且車組數量多的環行自行小車改造項目中是一個全新的嚐試。


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