一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

北京奔馳-戴姆勒•克萊斯勒汽車有限公司（簡(jiǎn)稱BBDC）位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),，于2005年8月8日正式成立,。其前身北京吉普汽車有限公司創(chuàng)立于1983年5月5日，是中國(guó)汽車行業(yè)第一家中外整車合資企業(yè),。BBDC是一家具有世界汽車制造業(yè)領(lǐng)先技術(shù)與制造水平,，融汽車研發(fā)、制造,、銷售和售后服務(wù)為一體的現(xiàn)代化企業(yè),，其生產(chǎn)廠房占地3200畝。第一期建設(shè)工程30萬(wàn)平方米,，具備年產(chǎn)10萬(wàn)輛汽車的生產(chǎn)能力,，最終將達(dá)到年產(chǎn)30萬(wàn)輛汽車的目標(biāo)。BBDC生產(chǎn)梅賽德斯-奔馳,、克萊斯勒,、Jeep、三菱等眾多國(guó)際知名品牌的轎車和越野車,，并為中國(guó)軍隊(duì)定點(diǎn)生產(chǎn),，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代軍用輕型越野車。

BBDC生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首家使用Integra標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目,，該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施極大的提高了工作的效率和優(yōu)化了工作流程,。它共分為5個(gè)子系統(tǒng)，按照工業(yè)流程分為：調(diào)整打磨系統(tǒng),、漆前緩存系統(tǒng),、漆后緩存系統(tǒng)、總裝系統(tǒng)和門線系統(tǒng),。其中調(diào)整打磨系統(tǒng)是將沖壓焊裝系統(tǒng)生產(chǎn)的車身進(jìn)行打磨,，保證車面的光滑,，為噴漆車間的噴漆做好準(zhǔn)備。為了協(xié)調(diào)不同生產(chǎn)線的更好的生產(chǎn),，提高生產(chǎn)效率,，在進(jìn)入噴漆車間前，必須對(duì)不同車型的車身進(jìn)行統(tǒng)一的管理,，漆前緩存就是對(duì)車身進(jìn)行有效的存儲(chǔ),、運(yùn)送的控制系統(tǒng)，如圖1所示,。為了實(shí)現(xiàn)同樣的目的,，在車身從噴漆車間出來(lái)后，也需要漆后緩存系統(tǒng)對(duì)車身的協(xié)調(diào)管理,。然后車身就被送往總裝系統(tǒng),，進(jìn)行車內(nèi)飾、底盤以及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝,，如圖2所示,。同時(shí)車身的車門被摘取進(jìn)行門內(nèi)飾的安裝，在車身到達(dá)門線系統(tǒng)時(shí),，車門又被重新安裝,。最后你將看到如圖3所示的漂亮的汽車下線。

二,、系統(tǒng)工藝介紹

調(diào)整打磨系統(tǒng)中,，沖壓焊裝后的車身由EMS（自行電動(dòng)小車輸送系統(tǒng)）上的電動(dòng)小車運(yùn)送至上件滑撬升降機(jī)，通過升降機(jī)送到板式鏈,，再由調(diào)整線板式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)板式鏈將車身送到下件滑撬升降機(jī)上,，然后送到漆前緩存系統(tǒng)；由漆前緩存系統(tǒng)中的動(dòng)力滾床進(jìn)行運(yùn)送,，舉升動(dòng)力滾床進(jìn)行提升,，拐彎處由90度偏心旋轉(zhuǎn)滾床進(jìn)行車身轉(zhuǎn)向，再由鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)將車身放在不同的存儲(chǔ)線上,，有序的進(jìn)入噴漆車間,；從噴漆車間出來(lái)后再有90度偏心旋轉(zhuǎn)滾床轉(zhuǎn)彎，由動(dòng)力滾床進(jìn)行運(yùn)送,，舉升動(dòng)力滾床將車身下降至合適的高度,，再由鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)將車身放在不同的存儲(chǔ)線上，合理有序的送入到總裝系統(tǒng),；進(jìn)入總裝系統(tǒng)后首先由下件滑撬升降機(jī)將車身送到內(nèi)飾工藝鏈上,，進(jìn)行車內(nèi)飾的安裝，完成后轉(zhuǎn)入快鏈運(yùn)送，然后送到底盤工藝鏈上安裝底盤,，這段工藝完成后再轉(zhuǎn)入快鏈運(yùn)送,，來(lái)到總裝系統(tǒng)中的重要工藝線——發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝。這些工作進(jìn)行的同時(shí),，門線系統(tǒng)也在對(duì)車門進(jìn)行門內(nèi)飾的安裝,，等到車身安裝好發(fā)動(dòng)機(jī)后進(jìn)行車門的安裝，最后進(jìn)入總裝的最后一個(gè)工序進(jìn)行加注潤(rùn)滑油以及添加燃料,。

整個(gè)流程的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用分布式的控制方式,主要通過中控室里由WinCC組態(tài)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)向PLC CPU416F-2DP發(fā)出控制命令,，需要變頻控制的電機(jī)經(jīng)由從站ET200S使用ET200FC控制變頻器MASTERDRIVE來(lái)控制，不需要變頻的電機(jī)通過ET200S馬達(dá)啟動(dòng)器來(lái)控制,，滑撬系統(tǒng)還使用了MOBY E進(jìn)行車身的識(shí)別,。比較集中的傳感器/執(zhí)行器設(shè)備通過ET200eco控制。手動(dòng)控制主要通過本地的人機(jī)界面PP17和TP170B發(fā)出本地控制命令,。

三,、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

由于該項(xiàng)目遵從Integra標(biāo)準(zhǔn)，因此方案是嚴(yán)格按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,。Integra標(biāo)準(zhǔn)是從國(guó)外引入的比較先進(jìn)的,，針對(duì)汽車行業(yè)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，它已經(jīng)被成功應(yīng)用于德國(guó)梅賽德斯奔馳項(xiàng)目,，得到了很高的評(píng)價(jià)。BBDC項(xiàng)目首次將Integra標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)中國(guó),，并發(fā)布了IntegraBBDC標(biāo)準(zhǔn),，它對(duì)控制結(jié)構(gòu)、硬件畫圖,、軟件開發(fā),、Safety技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線,、系統(tǒng)接口,、人機(jī)界面、軟件庫(kù)和培訓(xùn)流程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,，Integra標(biāo)準(zhǔn)的引入將大大推動(dòng)中國(guó)汽車制造業(yè)的發(fā)展,。

圖4    漆前緩存線電氣系統(tǒng)配置圖

由于各系統(tǒng)硬件配置大致相同，只是數(shù)量上的不同,，我們就以圖4所示的漆前緩存電氣系統(tǒng)配置圖分析硬件選擇方案,，從硬件配置圖可以看出，監(jiān)控級(jí)利用工業(yè)以太網(wǎng)將控制層PLC獲得的數(shù)據(jù)傳送到上位監(jiān)控計(jì)算機(jī),，這是由于廠房面積大,，各個(gè)控制系統(tǒng)分布廣泛決定的，另外由于整個(gè)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大（有一萬(wàn)多個(gè)點(diǎn)）,，這就決定了工業(yè)以太網(wǎng)是最佳選擇,。而且為了保證生產(chǎn)的可靠性,，系統(tǒng)中的PLC選用的是CPU416F-2DP，同時(shí)采用了部分safety模塊,，這樣就提高了系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)場(chǎng)選擇一個(gè)觸摸屏是為了可以在現(xiàn)場(chǎng)的控制柜上實(shí)時(shí)的查看各個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)和CPU的信息，還可以診斷Profibus總線的通訊狀態(tài),，這是為了方便現(xiàn)場(chǎng)人員調(diào)試,，也給后期維護(hù)帶來(lái)便利。CPU下面接了一個(gè)中繼器,，主要是起到診斷網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)放大的作用,，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控通訊狀態(tài)，如有問題可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)處理,。另外由于每個(gè)子系統(tǒng)既獨(dú)立控制,，又相互聯(lián)系。所有選用DP-Coupler來(lái)進(jìn)行不同CPU之間的數(shù)據(jù)交換,。對(duì)有本地啟停設(shè)備的地方選擇PP17面板,，這種方案比使用觸摸屏控制更加可靠，而且也更容易適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境,。對(duì)于是否選擇變頻器MASTERDRIVE,，主要是根據(jù)工藝的要求選擇的電機(jī)，如果電機(jī)是非變頻的可以選擇馬達(dá)啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)電機(jī),。而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)一些特殊點(diǎn)的不能通過控制柜中的模板采集的,，可選擇ET200eco來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集而無(wú)需放在控制柜里，滑撬系統(tǒng)使用MOBY E進(jìn)行車身的識(shí)別,。圖5即為總裝系統(tǒng)的主監(jiān)控畫面,，從圖中各工位的顏色可以清楚的看出各個(gè)工位以及整個(gè)系統(tǒng)的工作情況

對(duì)采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控生產(chǎn)的上位機(jī)，采用了服務(wù)器－客戶機(jī)的模式,，如圖6所示,，共有2臺(tái)服務(wù)器和5臺(tái)客戶機(jī)，2臺(tái)服務(wù)器互為冗余,，選用的HP ProLiant DL服務(wù)器,，安裝了Windows2003 server standard版操作系統(tǒng)，WinCC安裝的是6.0 SP4版本,。5臺(tái)客戶機(jī)選用的是工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，安裝了Windows2000英文版操作系統(tǒng)，WinCC版本和服務(wù)器一樣,。選擇這種方案主要是基于三方面的考慮,。①可靠性高：互為冗余的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)同步，保證了數(shù)據(jù)的一致性和可靠性；②開發(fā)周期短：這種模式只需開發(fā)一個(gè)服務(wù)器的程序即可,，兩臺(tái)服務(wù)器互為備份程序完全一樣,，而客戶端的PC無(wú)需編寫程序，只需通過工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)訪問服務(wù)器的程序即可,，開發(fā)難度小而且周期短,；③成本低：由于本項(xiàng)目通訊點(diǎn)多，采用其它方式購(gòu)買授權(quán)的費(fèi)用相對(duì)較高,，這種模式客戶機(jī)端只需128點(diǎn)的授權(quán)費(fèi)用,，這樣總體費(fèi)用大大降低。

圖7   升降機(jī)控制系統(tǒng) 

如圖7所示,，升降機(jī)在高位時(shí),，電動(dòng)鎖緊器鎖緊到位，升降機(jī)上滾床無(wú)撬體,，上層滾床有撬體等待,，撬體經(jīng)確認(rèn)與EMS上的電動(dòng)小車所帶車體相一致，上層滾床高速把撬體送到升降機(jī)的滾床上,，經(jīng)變速開關(guān)變?yōu)榈退伲凶咧琳嘉婚_關(guān)停止,。電動(dòng)定位器關(guān)閉到位,，電動(dòng)鎖緊器松開到位，收到EMS空中自行電動(dòng)小車允許接車信號(hào),，升降機(jī)低速升到接車位,，待收到EMS空中自行電動(dòng)小車允許升降機(jī)下降信號(hào)后，升降機(jī)高速下降至變速開關(guān)變?yōu)榈退?，低速下降到到位開關(guān)停止,。電動(dòng)定位器打開到位，待條件允許,，升降機(jī)上滾床高速把撬體送到板式鏈的滾床,。升降機(jī)高速上升至變速開關(guān)變?yōu)榈退伲退偕仙降轿婚_關(guān)停止，執(zhí)行完一次循環(huán),。

2．舉升臺(tái)的控制

舉升臺(tái)在高位,，下層滾床無(wú)撬體占位，上滾床高速把撬體送到下層滾床,，經(jīng)變速開關(guān)變?yōu)榈退?，行走至占位開關(guān)停止；舉升臺(tái)在高位,，下層滾床占位停止,，電動(dòng)定位器關(guān)閉到位，車體檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)撬體上無(wú)車體,，發(fā)出允許涂裝送車信號(hào),，當(dāng)車體檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)撬體上有車體，收到涂裝送車完畢信號(hào),，前面允許送車,，即舉升臺(tái)在低位，停止器再關(guān)閉到位,，舉升臺(tái)在下降到位,。撬體被鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)送到停止器，占位開關(guān)同時(shí)占位,，舉升臺(tái)把撬體舉升高位,，同時(shí)舉升臺(tái)舉升到高位，下層滾床等待接撬體,，執(zhí)行完一次循環(huán),。

3．總裝門線升降機(jī)、停止器,、推車機(jī)的控制

圖8    升降機(jī)、停止器和推車機(jī)的控制 

如圖8所示,，停止器ST01占位,，停止器ST02沒占位，1#升降機(jī)在高位,，停止器ST02占位與ST01占位之間沒有移動(dòng)的吊具,，停止器ST01打開到位，推車機(jī)T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位,，停止器ST02占位延時(shí)1秒,，推車機(jī)T01由慢-快-慢退回到位，1#升降機(jī)由慢-快-慢下降到位,，等裝完車門,，經(jīng)工位工人確認(rèn)后,，1#升降機(jī)由慢-快-慢上升到位,，停止器ST02前面允許進(jìn)車，停止器ST01與ST02同時(shí)打開到位，推車機(jī)T01由慢-快-慢把吊具從ST02推出,，把吊具從ST01推至ST02占位,，停止器ST02占位延時(shí)1秒,，推車機(jī)T01由慢-快-慢退回到位,，1#升降機(jī)下降，執(zhí)行完一次循環(huán),。應(yīng)注意的是：升降機(jī)不在上升到位,，停止器ST01/ST02必須在關(guān)閉到位，推車機(jī)必須在后退到位,，否則立即停線,。

升降機(jī)的自動(dòng)控制是項(xiàng)目中的難點(diǎn)，主要是因?yàn)樯禉C(jī)的自動(dòng)控制如果故障就有可能將設(shè)備以及車體損壞,，對(duì)一次調(diào)試成功的要求很高,。升降機(jī)雖然有硬件保護(hù)措施，需要特定條件,，比如升降機(jī)只有在失電后,，抱閘將會(huì)抱死，因此對(duì)于升降機(jī)控制程序的編寫需要反復(fù)修改,，模擬試驗(yàn),，才能保證調(diào)試中的萬(wàn)無(wú)一失，不會(huì)出安全事故,。

五,、總結(jié)與評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目于2006年4月份進(jìn)廠調(diào)試，7月份調(diào)試結(jié)束,。通過對(duì)廠方操作員工進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn),，熟練掌握了操作技能后，他們給出了很好的評(píng)價(jià)：

1．該項(xiàng)目提高了生產(chǎn)效率和管理質(zhì)量,，顯著提高了工藝水平,，改善了生產(chǎn)環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,，增加了企業(yè)的效益。

2．提高了生產(chǎn)的安全性,，減少了事故的發(fā)生,，由于該項(xiàng)目方案中對(duì)生產(chǎn)安全相當(dāng)重視，設(shè)有很多急停按鈕,，在編寫程序中,，對(duì)重要設(shè)備有多重保護(hù),，從而保證了設(shè)備、人身的安全,。

3．加大了設(shè)備可靠性,，safety模塊的使用對(duì)設(shè)備的輸入輸出點(diǎn)都是雙重對(duì)比的，保證每個(gè)點(diǎn)的信號(hào)都是真實(shí)可靠,，設(shè)備的故障率降低了,，生產(chǎn)的安全性就提高了。

六,、應(yīng)用體會(huì)

1．Integra標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用極大的提高了效率,，它規(guī)定了從畫圖、硬件,、軟件和培訓(xùn),。這就保證了工程進(jìn)度不會(huì)因?yàn)槿藛T的調(diào)整而影響，而且這種標(biāo)準(zhǔn)也比較適用大的項(xiàng)目,，這樣可以將項(xiàng)目細(xì)化,，大家分工合作，因?yàn)樗械墓ぷ鞫际亲駨臉?biāo)準(zhǔn),，內(nèi)容格式以及應(yīng)用符號(hào)都是通用的,，BBDC能在很短的時(shí)間完成開發(fā)調(diào)試，很大的部分歸功于IntegraBBDC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,。

2．自動(dòng)化編程,，由于該項(xiàng)目信號(hào)點(diǎn)多，WinCC程序的開發(fā)工作量大,，而且有很多還是重復(fù)的工作,，這種情況下，使用Excel表格將一些變量信息以及對(duì)象的屬性編輯,，通過WinCC中的VBA功能編程實(shí)現(xiàn)編輯大量的畫面和對(duì)象,，大大的提高了工作效率，而且將一些重要信息備份,，也便于后期的維護(hù),。

3．Safety技術(shù)的應(yīng)用，極大的提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,，Safety模塊保證了輸入輸出信號(hào)的可靠性,，設(shè)備的安全性提高了，控制系統(tǒng)性能相應(yīng)的改善了,。