基于總線技術(shù)在汽車總裝輸送線設(shè)備上的優(yōu)化研究

1、基于PROFIBUS總線技術(shù)在汽車總裝PBS輸送線設(shè)備上的優(yōu)化研究The research and optimization of car assembly for BAO conveyor line based on PROFIBUS fieldbus technology周 麗1，劉雙喜2ZHOU Li1, LIU Shuang-xi2（1. 長春建筑學(xué)院，長春 130607；2. 長春一汽，長春 130012）摘 要：本文主要針對一汽大眾總裝車間PBS輸送線上總線占位信號閃斷問題進(jìn)行分析，首先通過程序?qū)ζ溥M(jìn)行了優(yōu)化，提出三種程序優(yōu)化方案。其次對PROFIBUS總線鋪設(shè)進(jìn)行優(yōu)化。最后對通訊

2、質(zhì)量差進(jìn)行了優(yōu)化。0 引言PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)自動化，本文用到的這種總線技術(shù)主要應(yīng)用于一汽大眾汽車總裝生產(chǎn)線上，對總裝車間輸送線滾床之間、設(shè)備之間的通信與控制，當(dāng)今汽車制造業(yè)在迅猛發(fā)展，對自動化程度要求越來越高，PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)與工廠中應(yīng)用的越來越廣泛1。PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)比以往的傳統(tǒng)技術(shù)自動化過程更高，傳輸速率更快，自動化過程更靈活。今天，不僅僅在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域可以應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，在其他行業(yè)也在廣泛的在應(yīng)用，例如化工領(lǐng)域，交通工程領(lǐng)域，電力行業(yè)等等諸多領(lǐng)域也在應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)2，本文主要應(yīng)用于一汽大眾汽車總

3、裝生產(chǎn)線中。在汽車總裝車間生產(chǎn)過程中，利用計(jì)算機(jī)控制和現(xiàn)代信息處理技術(shù)，采用基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對整條PBS線輸送車身過程的監(jiān)控和管理，對故障進(jìn)行統(tǒng)一的處理和記錄，大大降低了停臺時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?；赑ROFIBUS總線技術(shù)，PBS輸送線系統(tǒng)是一項(xiàng)較大規(guī)模的控制技術(shù)，并且自動化程度極高，又具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。該控制技術(shù)集成了最新的現(xiàn)場總線技術(shù)、PLC控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、LENZE變頻驅(qū)動技術(shù)、SEW驅(qū)動技術(shù)、收稿日期：2015-05-14作者簡介：周麗（19 - ），3WICC；VISU人機(jī)界面技術(shù)、故障自診斷技術(shù)等4。1 PBS輸送線程序控制原理汽

4、車總線PBS輸送線在自動或手動情況下，滾床能夠向前或向后運(yùn)行，當(dāng)雪橇觸發(fā)滾床前端的占位傳感器后，程序自動獲取占位信號。如前一雪橇脫離占位信號駛出占位傳感器后，傳感器的占位信號復(fù)位，下一個(gè)雪橇再次駛過占位傳感器，獲得占位信號，依次循環(huán)此動作。2 PBS輸送線占位信號閃斷問題在汽車總裝車間PBS輸送線FTM06-FTM09組自助運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)傳感器占位信號閃斷問題，從而導(dǎo)致輸送車身的雪橇發(fā)生相撞故障，使總裝車間停臺時(shí)間居高不下，曾經(jīng)多次因?yàn)闄M移或轉(zhuǎn)角時(shí)占位信號閃斷，造成兩車相撞，車身脫離軌道，產(chǎn)生較長時(shí)間停臺，進(jìn)而嚴(yán)重影響了總裝的生產(chǎn)。在剪式升降機(jī)位置占位信號閃斷，兩車相撞，前車沖出滾床，車身報(bào)

5、廢，造成嚴(yán)重停臺。對2013年1月到6月一汽大眾總裝車間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，1月份停臺71分鐘，占總停臺42%。2月份停臺36分鐘，占總停臺100%。3月份停臺17分鐘，占總停臺77%。4月份62分鐘，占總停臺68%。5月份90分鐘，占總停臺56%。6月份350分鐘，占總停臺79%。按照一汽大眾總裝車間標(biāo)準(zhǔn)每分鐘停臺時(shí)間1958元計(jì)算，2013年前6個(gè)第37卷第10期2015-10(上【1】圖1 SIMATIC MANAGER軟件程序圖月單就占位信號閃斷一項(xiàng)故障導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)一百多萬，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。3 PBS輸送線占位信號閃斷問題原因分析本文通過以下軟件進(jìn)行檢測分析：S I M A T I

6、 C M A N A G E R 軟件，P L C -A N A L Y Z E R 監(jiān)控軟件，PROFITRACE總線診斷軟件。SIMATIC MANAGER軟件程序分析：FB90滾床驅(qū)動功能塊程序錯(cuò)誤（如圖1所示）。PLC-ANALYZER監(jiān)控軟件分析：對經(jīng)常報(bào)警區(qū)域 進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)有信號閃斷現(xiàn)象（如圖2所示）。圖3 優(yōu)化前的PROFIBUS總線診斷圖4.1 對程序進(jìn)行優(yōu)化1）故障多發(fā)處總線報(bào)警被屏蔽出現(xiàn)撞車事故時(shí)，控制面板無法斷開自動運(yùn)行，手動按下復(fù)位按鈕后不能重新掃描占位狀態(tài)。對程序進(jìn)行改進(jìn)，將程序中短接處 進(jìn)行刪除（如圖4所示）。 圖2 PLC-ANALYZER監(jiān)控閃斷圖PROFIB

7、US總線診斷軟件分析：外部干擾嚴(yán)重（如圖3所示）。4 優(yōu)化方案針對以上軟件監(jiān)控及診斷發(fā)現(xiàn)的占位信號閃斷問題進(jìn)行優(yōu)化，提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化方案?！?】第37卷第10期2015-10(上圖4 軟件中刪除的程序塊 2）滾床與相鄰滾床共同調(diào)用FB146功能塊，外部接入點(diǎn)不一致，將程序優(yōu)化，使之不同滾床的運(yùn)行程序 一致（如圖5所示）。圖5 滾床程序不同3）在PBS輸送線上特殊區(qū)域（例如轉(zhuǎn)角機(jī)、升降機(jī)、橫移機(jī)）部位加裝傳感器，并使此傳感器關(guān)斷延時(shí)500ms。在占位傳感器出現(xiàn)閃斷信號時(shí)，此加裝傳感器 仍保持傳輸信號，程序設(shè)計(jì)（如圖6）所示。圖6 傳感器關(guān)斷延時(shí)4.2 對PROFIBUS 總線鋪設(shè)進(jìn)行優(yōu)化通過PL

8、C-ANALYZER監(jiān)控軟件發(fā)現(xiàn)閃斷現(xiàn)象，檢查總線鋪設(shè)情況，發(fā)現(xiàn)升降機(jī)位置制動電阻發(fā)熱，總線鋪設(shè)距離發(fā)熱元件過近，并且PROFIBUS總線在380V強(qiáng)電下面，對總線存在嚴(yán)重干擾。將動力線與PROFIBUS總線進(jìn)行線槽隔離。4.3 對通訊質(zhì)量差進(jìn)行優(yōu)化由于PBS輸送線長時(shí)間運(yùn)行，沒有及時(shí)進(jìn)行灰塵清理，灰塵對PROFIBUS總線產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，出現(xiàn)信號閃斷現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)對總線進(jìn)行灰塵清理。有部分滾床沒有屏蔽層，也導(dǎo)致了信號干擾問題，將PROFIBUS總線與LENZE變頻器外金屬殼接地進(jìn)行屏蔽，再次通過PROFITRACE總線診斷軟件檢測，閃斷現(xiàn)象有較大改善，但是在設(shè)備遠(yuǎn)端處，還存在衰減現(xiàn)象，在總線上

9、每隔一百米加裝中繼器REPEATER，放大衰減信號，經(jīng)過 再次檢測，通訊狀態(tài)良好（如圖7所示）。圖7 優(yōu)化后的PROFIBUS總線診斷圖5 結(jié)束語本文主要針對一汽大眾總裝車間P B S 輸送線上FTM06-FTM09組自動運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)總線占位信號閃斷問題進(jìn)行分析，并提出了優(yōu)化措施。首先通過程序?qū)ζ溥M(jìn)行了優(yōu)化，提出三種程序優(yōu)化方案。其次對PROFIBUS總線鋪設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，重新鋪設(shè)總線，與動力線隔離。最后對通訊質(zhì)量差進(jìn)行了優(yōu)化，灰塵清理及PROFIBUS總線接地屏蔽等措施，改善了通訊質(zhì)量。通過以上幾種優(yōu)化方案，從根本上解決了總裝PBS輸送線上占位信號閃斷問題，大大減少了停臺時(shí)間，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：1 李光蘭,龐博.PROFIBUS-DP總線控制系統(tǒng)在汽車涂裝工藝中的研究J.電氣傳動.2013/s1:163-165.第37卷第10期2015-10(上【3】2 陳月婷,何芳.PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)及發(fā)展分析J.濟(jì)南大學(xué)3 林巨廣,張?zhí)烊A等.現(xiàn)場總線在機(jī)器人沖壓自動線控制系統(tǒng)中4 王世華,單鴻波.基于PROFIBUS-DP技術(shù)的D530焊裝線控制設(shè)6 葉彬強(qiáng).PROFIBUS-PA現(xiàn)場總線技術(shù)研究和應(yīng)用J.石油化工7 湯曉麗.基于ProfiBus/Profinet在智能雙電源控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008(31:25