ROCKWELL系統(tǒng)在機器人汽車焊裝線上的應(yīng)用

　　引言

　　現(xiàn)場總線技術(shù)適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點，受到全世界的普遍關(guān)注。

　　rockwell自動化公司自1971年就開始生產(chǎn)了基于devicenet現(xiàn)場總線的plc，用于汽車生產(chǎn)線控制。隨著公司的發(fā)展，rockwell在工廠自動化控制、微處理器、無線電、航天飛機、先進通信系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等領(lǐng)域成績顯著。羅克韋爾自動化為用戶提供了覆蓋從車間級設(shè)備的控制到企業(yè)級生產(chǎn)控制和信息管理的全方位的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案——網(wǎng)絡(luò)集成自動化為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。如今，羅克韋爾自動化致力于擴展基于cip的自動化控制的產(chǎn)品規(guī)模。cip是三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)，控制網(wǎng)，和ethernet/ip網(wǎng)共享的應(yīng)用層，可以幫助實現(xiàn)在一系列設(shè)備上實現(xiàn)通用控制、配置、數(shù)據(jù)收集和共享。還可以為自動化用戶帶來巨大的效益：降低成本、增加易用性、產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)集成變得更為輕松，同時能支持多家供應(yīng)商提供的設(shè)備的互操作，提供了設(shè)備連接的便利性。

　　ethernet/ip工業(yè)以太網(wǎng)

　　ethernet/ip由兩個重要的國際組織odva和controlnet internaTIonal于2000年共同推出，是使用tcp/ip協(xié)議的真正意義上的標準工業(yè)以太網(wǎng)，一經(jīng)推出已得到了全球近百家供應(yīng)商的支持，目前已有上百種ethernet/ip產(chǎn)品可供用戶選擇，包括過程控制器、plc、i/o、變頻器、軟啟動器、視覺產(chǎn)品、條碼掃描設(shè)備、稱重設(shè)備、電力智能監(jiān)控單元、過程總線ff鏈接設(shè)備、交換機等，并且廣泛應(yīng)用于汽車、食品飲料、電力、化工、水處理、采礦、冶金、建材和輪胎等各個行業(yè)。

　　控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)controlnet controlnet基于改型canbus技術(shù)，可以作為溝通邏輯控制和過程控制系統(tǒng)，傳輸速率為5mbps。控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務(wù)。它作為控制器和i/o設(shè)備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)的能力。控制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開放網(wǎng)絡(luò)，它提供如下功能：對在同一鏈路上的i/o、實時互鎖、對等通信報文傳送和編程操作均具有相同的帶寬。對于離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用場合，均具有確定性和可重復(fù)性功能。

　　設(shè)備網(wǎng)現(xiàn)場總線devicenet devicenet基于canbus技術(shù)，用于plc與現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊網(wǎng)絡(luò)。它可連接開關(guān)、拖動裝置、固態(tài)過載保護裝置、條形碼閱讀器、i/o和人機界面等，傳輸速率為125-500kbps。設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通過一個開放的網(wǎng)絡(luò)，將底層的設(shè)備直接和車間級控制器相連，而無需通過硬線將它們與i/o模塊連接。世界范圍的150多個銷售商積極支持敞開式設(shè)備網(wǎng)銷售者協(xié)會（odva）基于can技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。這種64個節(jié)點、多支路的網(wǎng)絡(luò)，允許用一根電纜去連接500m以內(nèi)的設(shè)備并遠至用戶的可編程控制器，無需用導(dǎo)線把每一個設(shè)備和一個i/o機架連接起來，總之所有這一切可以減少導(dǎo)線的費用并方便安裝。

　　汽車白車身焊裝線系統(tǒng)

　　汽車焊裝線是將各車身沖壓件裝配、焊接成白車身的機器人系統(tǒng)集成生產(chǎn)線，結(jié)構(gòu)上分成地板線和主拼線，地板線主要是將前底板總成、后底板總成、發(fā)動機艙總成焊接拼合成車身下部地板，而主拼線是將地板線、車身左右側(cè)圍、前后頂橫梁、頂蓋組合成一個完整的白車身，各工位由相應(yīng)的焊裝夾具、上件系統(tǒng)、點焊設(shè)備、輸送系統(tǒng)、點焊機器人、機器人控制系統(tǒng)及電氣輔助設(shè)備等組成。車身拼接完成后，通過在線測量工位完成關(guān)鍵點精度檢測，并與車型數(shù)模進行比較后得出外形尺寸公差，檢查質(zhì)量，然后車身下線送至調(diào)整線進行外觀檢查、車門、發(fā)動機倉蓋、行李箱蓋及其他工件的安裝，至此完成了汽車焊裝的過程。

　　奇瑞汽車焊裝線項目控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹（見附圖）

　　該項目是奇瑞新車型的車身焊裝線系統(tǒng)，設(shè)計思想體現(xiàn)了新時代自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，整個焊裝線主要是由51臺kuka機器人點焊機器人系統(tǒng)和相關(guān)機械設(shè)備組成，輸送設(shè)備包括滾床、往復(fù)桿、鏈式輸送機、夾具、ems小車等，控制設(shè)備包括7套guard logix plc系統(tǒng)及相關(guān)的模塊，附圖是整個系統(tǒng)內(nèi)一套plc控制區(qū)域的框架圖。

　　控制方案介紹

　　奇瑞汽車焊裝線系統(tǒng)使用了guardlogix 安全控制器系統(tǒng)作為主控制器，其綜合了control logix平臺使用的高性能和靈活性，集成了安全控制特性的最高等級（安全集成等級3），編程方法簡單靈活。點焊機器人使用德國kuka公司kr200系列通用機器人安裝工頻點焊槍實現(xiàn)車身部件的點焊熔合，機器人通過pci接口卡實現(xiàn)devicenet接口的master/slave通訊方式，分布式i/o系統(tǒng)采用了1734 point io、1732 armor block i/o實現(xiàn)設(shè)備信號的輸入和輸出控制，安全回路使用devicenet safety總線、safety io模塊實現(xiàn)安全信號的輸入輸出控制，輸送設(shè)備電機采用power flex（40、70、80）系列變頻器通過總線控制，連線簡潔并減少了差錯。生產(chǎn)安全區(qū)域控制使用了安全光柵、安全雷達掃描器、安全毯、安全門開關(guān)等安全設(shè)備實現(xiàn)對現(xiàn)場操作人員的保護。汽缸、定位銷、鎖緊機構(gòu)等氣動元件使用閥島實現(xiàn)集成控制，防護等級達到ip65。人機操作界面使用panel view 觸摸屏實現(xiàn)控制區(qū)域內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、故障報警、機器人狀態(tài)信息的顯示，機械設(shè)備手動操作功能的實現(xiàn)。主要設(shè)備型號見附表。

　　結(jié)語

　　rslogix5000軟件的基于標簽tag的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)使用起來確實方便，它是真正采用標簽技術(shù)尋址的plc，在上位機通訊中與plc邏輯中每個模件都有唯一的名稱，同一變量可以有不同的標簽進行表示，控制器的標簽對全部任務(wù)都是可見的，這種方式比傳統(tǒng)的編程軟件提高了效率、減少了繁雜的命名、地址標記過程。

　　guardlogix plc控制器集成了安全plc的功能，編程調(diào)試都在同一套軟件內(nèi)完成，為程序員提供了熟悉易用的編程環(huán)境，硬線連接也改變以往需要總線接口的方式從而實現(xiàn)無縫連接。

　　pid模塊的使用非常的簡單方便，功能很完善，包括軟手動和硬手動的切換、pv-sp跟蹤等功能，可以方便的實現(xiàn)手自動的無擾切換。

　　ai（4～20ma）i/o模塊對采樣的數(shù)據(jù)可以進行量程轉(zhuǎn)換，不再需要在hmi或plc邏輯中做量程轉(zhuǎn)換，并且每通道可以設(shè)置高低報警值，從模塊中直接輸出報警信息。ao（4ma-20ma 0v～10v）模塊通過寫入實際值即可輸出對應(yīng)模擬量信號，也可以實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。