ROCKWELL基于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的汽車總裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

　　DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是世界一流的自動(dòng)化控制和信息解決方案供應(yīng)商——美國羅克韋爾自動(dòng)化（RockwellAutomation）公司推出的最優(yōu)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——NetLinx的底層網(wǎng)絡(luò)。DeviceNet具有開放、低價(jià)、可靠、高效的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于高實(shí)時(shí)性要求的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的底層控制。

　　DeviceNet現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026-3（2000-07）低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備—控制器-設(shè)備接口，也已被列為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50325。此外，DeviceNet實(shí)際上是亞洲和美洲的設(shè)備網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。DeviceNet得到了世界各地眾多制造商的支持，已經(jīng)注冊(cè)的符合DeviceNet規(guī)范的產(chǎn)品有數(shù)千種，實(shí)際應(yīng)用的DeviceNet節(jié)點(diǎn)設(shè)備已達(dá)數(shù)百萬個(gè)。在北美和日本，DeviceNet在同類產(chǎn)品中占有最高的市場(chǎng)份額，在世界其它各地也呈現(xiàn)出了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。

　　DeviceNet進(jìn)入我國雖然比較晚，但因其突出的優(yōu)點(diǎn)而受到了我國有關(guān)部門和單位的高度重視。2002年10月8日，DeviceNet被批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18858.3—2002，并于2003年4月1日開始實(shí)施，從而進(jìn)一步推動(dòng)了DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國的推廣與應(yīng)用。

　　DeviceNet可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，以中國的汽車工業(yè)為例，DeviceNet已應(yīng)用于一汽-大眾汽車有限公司的AUDIA6、BORAA4、JETTA的焊裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，張家港牡丹汽車廠的焊裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，青島頤中汽車廠的涂裝生產(chǎn)線，長(zhǎng)春客車廠轉(zhuǎn)向架涂裝線，哈飛汽車廠的焊裝生產(chǎn)線、涂裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，等等。本文介紹DeviceNet在一汽-大眾BORAA4總裝生產(chǎn)線的應(yīng)用。
　　
二、總裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　一汽-大眾BORAA4總裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)是根據(jù)中國第一汽車集團(tuán)公司發(fā)展規(guī)劃、對(duì)原總裝生產(chǎn)線的設(shè)備及控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)目標(biāo)是滿足BORAA4和JETTA兩種車型混線生產(chǎn)的要求，以達(dá)到生產(chǎn)節(jié)拍90s/輛、年產(chǎn)十五萬輛的生產(chǎn)能力。總裝生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)采用國際上先進(jìn)的模塊化工藝裝配技術(shù)以及多種車型混線生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線技術(shù)，并配備高效、可靠、維護(hù)方便的控制系統(tǒng)，以提高整車裝配質(zhì)量。

　　BORAA4生產(chǎn)線工藝流程由存儲(chǔ)區(qū)、工件裝配區(qū)、升降區(qū)、檢修區(qū)、檢測(cè)區(qū)、下線區(qū)組成。機(jī)械化生產(chǎn)線系統(tǒng)包括整車裝配線（工藝鏈,由多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)）、車身輸送線（積放鏈）、儲(chǔ)備線（積放鏈）、升降機(jī)等。其中，停止器22個(gè)、推車機(jī)10個(gè)、道岔6個(gè)；電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制均要求變頻調(diào)速；現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備數(shù)量多且具有高度的分散性：I/O點(diǎn)約2600個(gè)、長(zhǎng)度達(dá)3000m。

　　為了滿足生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)要求并盡量節(jié)約成本，在充分利用原有設(shè)備及線路的前提下，對(duì)原有的輸送系統(tǒng)重新進(jìn)行了更為合理的布置；在各線之間的轉(zhuǎn)線處均加裝推車機(jī)，避免了轉(zhuǎn)線故障；采用新型平衡軌系統(tǒng)，使生產(chǎn)線的運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；將轎車靠模軌下線改為升降機(jī)下線，為整個(gè)轎車裝配線增加了兩個(gè)工位；增加了機(jī)械手裝配工位。

　　生產(chǎn)線原控制系統(tǒng)是在多年前設(shè)計(jì)的，采用的是傳統(tǒng)的PLC集中控制，系統(tǒng)控制精度低，操作不便；所有的數(shù)字量與模擬量I/O點(diǎn)均從PLC柜內(nèi)接線，導(dǎo)線用量大、布線復(fù)雜、故障率高，給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)帶來了諸多不便，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)，已不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)要求。因此，必須設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)異的新型控制系統(tǒng)，這是保證生產(chǎn)線達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵。
　　
2.1控制系統(tǒng)

　　在分析比較了各種不同的控制方案后，決定采用以DeviceNet為底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，如圖1所示。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)等，輸出設(shè)備有指示燈、控制閥、變頻器等。系統(tǒng)通過ControlNet實(shí)現(xiàn)不同PLC之間的互相通信,完成在中央控制室的監(jiān)視、控制、故障報(bào)警、管理信息交換等功能。

　　圖2為系統(tǒng)中所用的羅克韋爾自動(dòng)化公司的可編程控制器PLC-5/80C的硬件配置（其自身有內(nèi)置的遠(yuǎn)程I/O（RIO）和ControlNet接口）。由于系統(tǒng)中控制的點(diǎn)數(shù)多、線路長(zhǎng)，因此用了6個(gè)1771-SDN掃描器，共12條DeviceNet網(wǎng)絡(luò)與被控設(shè)備相連。12條DeviceNet網(wǎng)絡(luò)分別命名為1DN1、1DN2、2DN1、2DN2、3DN1、3DN2、4DN1、4DN2、5DN1、5DN2、6DN1、6DN2。其中，1DN1控制生產(chǎn)線上的所有14臺(tái)變頻器；1DN2控制生產(chǎn)線上的所有FlexI/O節(jié)點(diǎn)，F(xiàn)lexI/O所連接的大部分設(shè)備是原總裝生產(chǎn)線上不能直接連接到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備；2DN1控制車身輸送線（積放鏈）；2DN2控制儲(chǔ)備線（積放鏈）；3DN1和3DN2控制另一條儲(chǔ)備線（積放鏈）；4DN1至6DN2控制整車裝配線（工藝鏈）。整車裝配線的工藝非常復(fù)雜，由153個(gè)工位組成，主要控制功能有工藝急停、與其它設(shè)備連鎖等；主要設(shè)備有底盤打號(hào)機(jī)、天窗裝配機(jī)械手、涂膠機(jī)械手、裝配機(jī)械手、風(fēng)擋玻璃涂膠機(jī)器人、駕駛系統(tǒng)控制模塊、動(dòng)力總成、檢測(cè)裝置等。系統(tǒng)共有200多個(gè)節(jié)點(diǎn)。