三菱PLC及网络在汽车总装线上的应用

1．汽车总装线系统构成与要求

汽车总装线由车身储存工段、底盘装配工段、车门分装输送工段、最终装配工段、动力总成分装、合装工段、前梁分装工段、后桥分装工段、仪表板总装工段、发动机总装工段等构成。

    车身储存工段是汽车总装的第一个工序，它采用ID系统进行车身型号和颜色的识别。在上件处，由ID读写器将车型和颜色代码写入安装在吊具上的存储载体内，当吊具运行到各道岔处由ID读写器读出存储载体内的数据，以决定吊具进人不同的储存段。出库时，ID读写器读出存储载体内的数据，以决定车身送到下件处或重新返回存储段。在下件处，清除存储载体的数据。在上下线间，应在必要的地方增加ID读写器，以确定车身信息，防止误操作。采用人机界面以分页显示该工段各工位的运行状况，车身存储情况、饱和程度、故障点等信息。

    总装线的所有工段都分为自动操作和手动操作两种形式。自动时，全线由plc程序控制；手动时，操作人员在现场进行操作。整条线在必要的工位应有急停及报警装置。

    整个系统以三菱PLC及现场总线CC-Link为核心控制设备，采用接近或光电开关监测执行结构的位置，调速部分采用三菱FR-E500系列变频器进行控制，现场的各种控制信号及执行元件均通过CC-Link由PLC进行控制。

2．系统配置

汽车总装线的系统配置如图1所示。

图1  汽车总装线的系统配置

3．系统功能

本总装线电控系统总体上采用“集中监管，分散控制”的模式，整个系统分三层，即信息层、控制层和设备层。

信息层由安装在中央控制室的操作员站和工程师站构成，操作站的主要作用是向现场的设备及执行机构发送控制指令，并对现场的生产数据、运行状况和故障信息等进行收集监控；工程师站的主要作用是制定生产计划、管理生产信息。它们的连接采用通用的Ethernet，并通过安装在MELSECNET/10网主站PLC上的Ethernet模块实现与设备控制层各PLC间的数据交换。在必要的时候，可以通过工程师站与管理层的计算机网络进行连接，使得管理者可以在办公室对所需要的信息进行查阅。

控制层采用三菱的MELSECNET/10网，将总装线各工段上（除前桥和后桥分装工段外）的8套Q2AS PLC相连接实现数据共享。它具有传输速度高（10Mbps）、编程简单（无需专用网络指令）、可靠性高、维护方便、信息容量大等特点。车身储存工段采用一台三菱 A975GOT人机界面，实现对该工段现场信息的高速响应。

设备层采用四套CC-Link，分别挂在车身储存工段、底盘装配工段、车门分装储存工段和内饰工段的PLC上。CC-Link现场总线具有传输速度高（最高10Mbps）、传输距离长（1200m）、设定简单、可靠性高、维护方便、成本低等特点。它通过双绞线将现场的传感器、泵、阀、ID读写器、变频器及远程I/O等设备连接起来，实现了分散控制集中管理。这样变频器的参数、报警信息等数据不但可以方便地由PLC进行读写，而且可由上位机和GOT通过PLC方便地进行监控和参数调整。使用ID读写器容易进行车体跟踪，减少了信息交流量，使生产线结构实现高度柔性化，并且有效地提高了自动化程度，节省人力资源。

4．系统优点

（1）保持稳定的自动化生产  本系统内的任何设备发生故障，都不会影响其他操作、过程、设备的运行。即使此系统中的任何一个设备发生故障，甚至掉线，仅仅故障发生处的设备不能进行自动操作，其他所有设备都将连续工作。当故障排除后，设备能够自动动恢复运行而不需将整条生产线重新上电。

    （2）确保产品质量  生产数据被实时收集并监控，并根据这些生产数据可进行必要的修补操作。这些生产数据（包括产品的质量信息）被保存在上位机中，并由上位机进行管理。

    （3）维护方便  MELSECNET/10网和CC-Link具有方便直观的维护功能，便于查清故障发生点及其原因，可迅速恢复系统的正常运行。上位机实时收集故障发生的原因、时间等历史数据，为以后的维护提供参考。

    （4）提高系统的柔性  对操作内容及设备的增加或改变的灵活响应是这个系统的显著特点。MELSECNET/10网和CC-Link具有预留站的功能以及Q2AS PLC独特的结构化编程的理念，均可以方便地实现对系统生产内容改变的灵活响应。

（5）节省人力资源  系统较高的自动化程度有效地节省了人力资源，并极大地改善了操作者的工作环境。