基于汽车车身自动转接的PLC自动控制系统

   在目前的汽车制造领域，输送机的使用是实现生产高度自动化的重要环节甲滑悦式翰送机以其噪音小、运行可靠的特点，已经愈来愈多地被汽车制造企业)”泛使用。但是在汽车的涂装工艺中，通常的做法是将车身从自滑视橇体上取下，然后由其他的承载小车载着车身进人烘干室，完成工艺后再转挂到滑橇橇体上，这种工作方式不仅自动化程度低，增多了中间环节，增加了设备的数盆和占地面积，而且承载工具的不断变化也将使车身受损的概率增大，因此，控制系统的改进势在必行。PLC作为一种通用工业控制装置，集微机技术、自动化技术、通信技术为一体，是实现工业自动化的一种强有力的工具。本文所设计的PLC控制系统可精确检测车身位置。将承载车身的滑视橇体由辊床自动转挂到反向单轨输送机(invcrted monorail conveyor，IMG)上，使橇体立接进人烘干室。避免了中间的环节，提高汽车生产线的自动化程度。它适宜在成批量、长时间的连续化生产中使用，保证产品优质高产及系统的安全稳定运行。

1 控制系统的主要硬件配置和构成

  1.1 输送系统的构成及输送工艺

   输送系统山芝个区域构成，其中:一区域由上料转接变速辊床IiG(SEW电动机驱动，连体变频器调速)和多台动力辊床组成。二域为EMC愉送链，由电泳烘干线、中涂烘干线、面漆烘干线构成烘干输送系统，均为变频器调速，其机械设备由轨道、链条、承载小车、上骊动站和备用驱动站以及张紧站组成;三区域为下料转接变速辊床IOG (SEW电动机驱动，连体变频器调速)和多台动力辊床组成。输送系统设备布置如图1所示甲由于IMC电泳烘干线，IMC中涂烘干线,IMC面漆烘干线主要设备基本相同，仅线路和工艺略有不同，本文仅以IMC电泳烘干线为例重点阐述。

 
图1 输送系统设备布置

   输送系统启动后，一风域将来自上一个辊床的载车身视体通过与变速辊床IIG的转接，准确地将载车身橇体送到二区域IMC输送链，分别完成电泳、中涂、面漆的烘干，冷却，处理等工艺。之后将IMC输送链上的载车身橇体通过与三区域变速辊床IOG的转接，准确地将载车身橇体送到下一个辊床上。至此，车身在该IMC线上工艺全部完成。

   1.2 电气控制系统的构成

   PLC是电气控制系统的核心，选择PLC时不但要考虑成本，还需重点考虑所选PLC的灵活性、扩展性和通信联网功能。

   系统的控制采用美国罗克韦尔A-S公司的Logix 5000。系列PLC,可直接采用Device Net扫描模块实现分布式I/O系统。将PLC集成到DeviceNel附络中。系统所选CPU模块为1756-L55;16点输人模块为1756-IB16:16点输出模块为1?Js-OE16E ;以太网模块为156-ENET控制方式为Device Net现场总线，选用1756-DNB Device IVet。扫描模块。系统结构图如图2所示，该系统的人机界面触摸屏是罗克韦尔A-B公司生产的VersaView700，中英文界面，以太网通讯，通过人机界面。可以及时、方便、准确地监视到系统各个区域运行的状况和信息。变频器选用德国SEW公司的MFD32A/MM05C/1738C。OIAI"'G系列产品。变频器用来控制辊床的速度，采用现场总线控制。变频器上输人点分别接至转接变速辊床所安装的接近传感器。接近传感器选用德国P+F公司的NJ40+U1+A2-T系列(矩形DC24V四线制)。

 
图2 电气控制系统

2 输送系统的转接过程

   2.1 转接过程的工序设计

   为满足生产率要求，载车身橇体按一定节拍进人转接变速辊床IIG，必须保证IIG辊床卜有空位且与载车身橇体准确定位。当第一个橇体进人IIG辊床后，采用高速一低速的变速运行方式直至到达转挂位置，IIG辊床自动停止运行。待IMc上的承载小车到达相应位里后，IIG辊床自动启动且转速保持与IMC相匹配，承载小车将拖动橇体保持相匹配速度运行，直至撬体完全脱离IIG辊床，I1G辊床转挂工作完成。等待第二个橇体进入。同时IMC拖动撬体进人供干室，完成人口动力辊床与IMC输送链的转接。完成烘于工艺后IMC承载小车承载橇体出烘干室接近IOG转接辊床。该辊床在转接时亦以与IMC输送链相匹配的速度运行，当橇体已经脱离开IMC输送链承载小车，若下一个辊床允许进人信号接通，则IOG辊床将以高速把橇体送至下一个辊床。一直到下一个辊床橇体到位信号接通，辊床停止运行，交接完成;反之，若下一个辊床允许进人信号未接通，则辊床将橇体停在相应位段等待下一个辊床允许进人的连锁信号接通后，才能将撬体送人下一个辊床完成交接。供干室人口IIG辊床同IMC输送链及出口IMC输送链同IOG辊床交接转挂的关键问题是载车身橇体准确定位和IIG辊床及IOG辊床必须同IMC输送链线速相匹配。否则，不能实现准确定位转挂。本系统的解决方案是在辊床及IMC。安装相应的传感器，编制PLC控制程序，在允许转挂信号接通时，将IMG输送链相匹配的线速运行值设定于IIG/IOG辊床变频器中。

   2.2 转接过程中信号的采集

   转接过程中，必须精确测量转挂点及IIG辊床和IC7G辊床上载车撬体和1MC输送链上的承载小车位置，由此才能保证运行中的载车撬体顺利完成转挂/转接。否则，不但影响生产率，还会损坏汽车车身。造成经济损失。为此本系统在IIG辊床,IOG辊床和IMC上安装了相应检测开关采集现场信号。

   转接变速辊床IIG安装接近传感器5个。分别为IIGPXI，IIGPX2，IIGPX3，IIGPX4和IIGPX5，如图3所示。

 
图3 一区开关布置

   IIGPX1为橇体进人转挂检测开关，常态OFF。作用是检测橇体位置。同IIGX3开关共同使用可确定橇体转挂位置甲

   IIGPx2为橇体减速检侧开关，常态ON。橇体感应到该开关时，橇体减速。

   IIGPX3为撬体进人检测开关，常态OFF。当橇体感应到该开关时，撬体停止在转挂位置，等待IMC输送链承载小车转接。

   IIGPK4为橇体前部装人检渊开关，常态OFF。当该开关接通时，可以证明橇体已经转挂完成。

   IIGPX5为橇尾在装入位置检测开关，常态C3FF,与IIGPx4共同使用确定橇体转挂完成位置。

   在一区范围，检测IMC输送链承载小车的接近传感器分别为IMCPX1，IMCP3C2, IMCFX3和IMCPX4,如图3所示。

 
图4 三区开关布置图

   IMCPX1为启动装人检测开关，常态OFF。当该开关接通，若其他条件满足时，橇体以高速进人IIG辊床。

   IMCPX2为关闭装人检侧开关，常态ON。当该开关接通时，若有撬体装人，则橇体必须超越IIGFX2开关，否则为滞后，

   IMCPX3为撬体装人检测开关。常态OFF。该开关接通时，证明IMC输送链承载小车到达转接位置，IIG辊床抱闸打开，撬体随辊床运行。

   IMCPX4为辊床传递检测开关。常态OFF二当IMC输送链承载小车转接到橇体，运行到IMCPX4的位置时，橇体也运行到IIGPX4的位置。证明橇体完全脱离开辊床，转挂完成。

   转接变速辊床IOG上安装接近传感器4个，分别为IIGPXI，IIGPX2，IIGPX3，IIGPX4，如图4所示。

   IOGPX1为撬体进人转挂检测开关，常态OFF。作川是检测橇体位置，同IUGPx3开关共同使用可确定橇体转挂完成。

   IOGPX2为辊床运行检测开关，常态ON。橇体感应到该开关时，辊床将以同IMC相匹配的速度运行。

   IOGPX3为橇体到位检测开关，常态OFF。撬体感应到该开关时，说明橇体完成转挂，下一个辊床允许进入信号没有接通时，橇体将停止在该开关位里等待允许进人信号。

   IOGP7X4为橇体清除检测开关，常态OFF。该开关主要作川是检测橇体位置，当IOG辊床已经有撬体停止在IDGPx3的位置，该开关如果被接通，则IMC将停止井等待IOG辊床仁的撬体离开后，IMC输送链系统自动恢复运行。

   在二区范围，检测IMC输送链承载小车的接近开关只有IMCPX5，如图4所示，IMCPX5为辊床传递完成开关。常态OFF ,当IOG辊床卜有橇体经过，IMC输送链承载小车感应到该开关使之接通，则证明橇体己经脱离承载小车，此时，若下一个辊床允许进人信号接通，则辊床将以高速把橇体送至下一个辊床，若下一个辊床允许进人信号未接通，则辊床以VG配速度把撬体送IOGPX3位置。

3 PLC控制程序的编制

   PLC作为本系统的核心控制器件，接收现场采集的检测信号，控制相应执行机构动作，所编制的控制程序必须满足前述输送工序。保证转接的顺利完成，此外还要考虑系统的安全保护措施。经对程序的模拟调试和现场调试，转接的程序流程图如图5所示。

 
图5 程序流程图

4 结束语

   经过对系统的设计、开发，现场安装、调试及交付使用，该系统至今运行良好，完全满足汽车生产线的工艺要求，大大提高了劳动生产率，减少了系统故障，降低了工人劳动强度。由此可见，PLC控制系统采用工业现场总线，重新建立分布式概念，其特点有:相关I/O模块就地安装，显著降低成本;接口标准化，保证在部件之间进行高速的数据交换;提高效率，不再有杂乱无章的电缆布线，不易发生故障并简化维修，减少电缆数量使结构井然有序，电缆桥架和控制柜的体积变小。属于开放的总线系统，易于更新扩展,因此，PLC+工业现场总线应用范围口趋广泛，对现代工业起着越来越重要的作用。