2005年，上汽通用五菱股份有限公司耗資5個(gè)億建成了國內(nèi)最大的西部涂裝車間。該車間的電氣控制系統(tǒng)基于北美通用汽車的CCH1和CCS2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、安裝完成。先進(jìn)的生產(chǎn)線、一流的電控產(chǎn)品以及標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用軟件，不僅確保了涂裝車間的安全生產(chǎn)，而且最大限度地滿足了柔性化生產(chǎn)的需求。

電氣組成

西部涂裝車間（簡稱西涂）電氣控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分為兩層構(gòu)架，上層控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)EtherNet連接，下層受控系統(tǒng)通過設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）連接。

1. 上層控制系統(tǒng)（見圖1）

圖1 上層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

上層控制系統(tǒng)設(shè)備包括四大上位系統(tǒng)及AB的Logix5561系列PLC。四大上位系統(tǒng)分別為：PMC（生產(chǎn)監(jiān)視控制系統(tǒng)）服務(wù)器，用于監(jiān)控機(jī)運(yùn)設(shè)備情況及車間區(qū)域車數(shù)等；AVI（自動車體識別系統(tǒng)）服務(wù)器，用于跟蹤車體及向機(jī)器人交換數(shù)據(jù)等；QAS（暗燈系統(tǒng)） 服務(wù)器，用來幫助流水線上的工人在一定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)、完成質(zhì)量可靠的汽車裝配任務(wù)；PHS（工藝監(jiān)控系統(tǒng)）服務(wù)器，用于監(jiān)控車間的工藝設(shè)備，如前處理、直流源等。

中央控制室的電腦和現(xiàn)場觸摸屏組成網(wǎng)絡(luò)，通過以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，監(jiān)控、管理生產(chǎn)線。

2. 下層受控系統(tǒng)（見圖2）

圖2 下層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

下層受控系統(tǒng)的方案相對簡單，結(jié)構(gòu)簡潔，維修方便。其主要設(shè)備包括：信號采集裝置（AB公司的1794FlexI/O、Turck公司的FDNL8點(diǎn)輸入模塊等）；變頻器（SEW公司MFD系列變頻器），采用分散控制，具有運(yùn)行可靠、維護(hù)方便安全的優(yōu)點(diǎn)；網(wǎng)橋（Turck公司FDN系列），用于搭建兩臺PLC構(gòu)架的設(shè)備網(wǎng)交換數(shù)據(jù)的平臺。

下層控制系統(tǒng)采用DEVICENET現(xiàn)場總線技術(shù)，具有良好的開放性和完整性，擁有周密的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；通過設(shè)備網(wǎng)線將基站和現(xiàn)場各站點(diǎn)連接成一個(gè)整體，保證PLC與子站間的數(shù)據(jù)讀取和寫入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，從而保證了全線自動化生產(chǎn)、順序啟動和順序停車。
3. 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

AB公司設(shè)計(jì)的車間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架通常有三層。上層系統(tǒng)通過以太網(wǎng)EtherNet通信；中間層系統(tǒng)通過控制網(wǎng)ControlNet通信。這里的中間層控制設(shè)備通常指的是各子系統(tǒng)的PLC；下層控制系統(tǒng)通過設(shè)備網(wǎng)DeviceNet通信。在西涂項(xiàng)目中只用到了以太網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)，而據(jù)有關(guān)人士介紹，北美通用已經(jīng)有工廠全部采用以太網(wǎng)來控制電控設(shè)備。

安全生產(chǎn)第一位

公司時(shí)刻把安全生產(chǎn)放在首位，考慮到機(jī)運(yùn)輸送系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，車間配置了安全門控制系統(tǒng)、光幕控制系統(tǒng)，現(xiàn)場運(yùn)行停止按鈕、現(xiàn)場急停按鈕、雙通道安全繼電器（Pilz品牌PNOX系列產(chǎn)品）、接觸器構(gòu)成回路。這些安全防護(hù)措施有力地保證了安全有效的生產(chǎn)。

在此，我們以面涂噴房出口升降機(jī)的區(qū)域?yàn)槔喴榻B一下主控柜的現(xiàn)場安全保護(hù)回路。

主控制柜的安全保護(hù)回路邏輯圖由三部分組成，見圖3。當(dāng)現(xiàn)場的緊急停止按鈕或光幕、安全門動作時(shí)，現(xiàn)場的380V動力電和24V直流安全電自動斷開；當(dāng)現(xiàn)場的運(yùn)行停止按鈕動作時(shí)，現(xiàn)場的24V直流安全電斷開。以E800安全繼電器為例，E800的復(fù)位回路串聯(lián)了兩個(gè)接觸器（E828、E832）的常閉點(diǎn)，當(dāng)現(xiàn)場的緊急停止按鈕拍下時(shí)，E800輸出斷開，E828、E832也斷開；恢復(fù)緊急停止按鈕，E800有了輸入后檢測復(fù)位回路，這時(shí)E828、E832必須斷開E800才能復(fù)位，以此來檢測E828、E832是否工作正常。

圖3 主控制柜的安全保護(hù)回路邏輯圖

滿足柔性化生產(chǎn)需求

由于產(chǎn)銷量持續(xù)走高，公司新開發(fā)的加長車型在市場上供不應(yīng)求。在公司東部工廠產(chǎn)能有限這一背景之下，我們在西涂進(jìn)行了加長車的通過性試驗(yàn)。

西涂的機(jī)運(yùn)系統(tǒng)是通過滑橇輸送線將車體進(jìn)行轉(zhuǎn)接，完成車身的涂裝工藝。在車間通過加長車的過程中我們發(fā)現(xiàn)，在車身橇（BDC橇）與電泳橇交接的地方——叉式移栽機(jī)（HYZ-1）的叉子與加長車的底座彈簧存在干涉。為此，需要將加長車的位置向輥床工藝方向多移動315mm，見圖4。

圖4 西涂的機(jī)運(yùn)系統(tǒng)，加長車的位置需向輥床工藝方向多移動315mm

為此，需要在輥床上增加新的夾緊裝置，采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。加長車的運(yùn)行步驟具體如下：當(dāng)加長車在旋轉(zhuǎn)輥床HXG_18到位時(shí)，通過光電檢測開關(guān)的檢測判斷是加長車后，將加長車送到圖4中的位置，新的夾緊裝置動作，將橇體夾緊，然后進(jìn)行車身轉(zhuǎn)移。

這里，我們采用SEW變頻器現(xiàn)場分布式控制電機(jī)來驅(qū)動夾緊裝置。SEW變頻器（MFD系列）由底座、維修開關(guān)、變頻器模塊、總線接口模塊構(gòu)成。

SEW變頻器由24V直流控制，電纜有4芯線。其中，2芯24V直流電用來供給感應(yīng)開關(guān)用電，另外2芯是直流24V安全電。在主控柜安全保護(hù)回路的介紹中我們已經(jīng)提到，如果安全電消失，變頻器就停止輸出。車間內(nèi)使用的電機(jī)抱閘均為220V直流抱閘線圈，電機(jī)中不需要整流塊，因此，從變頻器到電機(jī)線纜中的抱閘線已經(jīng)為直流電。

SEW變頻器的模塊參數(shù)直接在模塊上進(jìn)行調(diào)整。本項(xiàng)目調(diào)整的參數(shù)有最高頻率、最低頻率、加減速時(shí)間、允許設(shè)備網(wǎng)控制、允許超額功率運(yùn)行、允許抱閘線圈單獨(dú)打開、允許電機(jī)快速啟動并通過TH進(jìn)行熱保護(hù)。由于通過設(shè)備網(wǎng)控制，需要在總線接口模塊的背面設(shè)置該設(shè)備的站點(diǎn)。

將變頻器的參數(shù)和現(xiàn)場線路接好后，現(xiàn)場的工作就完成了。接下來還需要使用AB公司的軟件RSNetWork對新增設(shè)備進(jìn)行配置。上面的配置完成后，SEW變頻器就可以通過總線與CPU聯(lián)系，再更改程序即可投入使用。

標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用軟件

西涂的機(jī)運(yùn)程序是根據(jù)北美的通用標(biāo)準(zhǔn)模板而生成的，程序中的每一種設(shè)備都對應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)的模板。

機(jī)運(yùn)程序的生成需要在Excel表格中輸入各機(jī)運(yùn)設(shè)備的名稱、順序、區(qū)域等，設(shè)備的數(shù)據(jù)類型選用用戶自定義數(shù)據(jù)類型中已經(jīng)定義好的數(shù)據(jù)類型，然后將填好的Excel表導(dǎo)入到Logix5000編程軟件，自動生成程序。對于自動生成的程度，編程人員只需要稍做修改即可投入使用。以加長車改造項(xiàng)目為例，BSG－3（見圖4）的數(shù)據(jù)類型為用戶自定義數(shù)據(jù)類型ac－LWP（帶輔助升降臺的輥床），依照標(biāo)準(zhǔn)模版對ac-LWP進(jìn)行定義。使用時(shí)，我們只需要打開Logix5000編程軟件，在User－Defined菜單中調(diào)用ac-LWP模塊，自動生成的程度只需稍做改動。