一,、項目簡介

北京奔馳-戴姆勒•克萊斯勒汽車有限公司（簡稱BBDC）位于北京經(jīng)濟技術(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30萬平方米,，具備年產(chǎn)10萬輛汽車的生產(chǎn)能力,，最終將達(dá)到年產(chǎn)30萬輛汽車的目標(biāo)。BBDC生產(chǎn)梅賽德斯-奔馳,、克萊斯勒,、Jeep、三菱等眾多國際知名品牌的轎車和越野車,，并為中國軍隊定點生產(chǎn),，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代軍用輕型越野車。

BBDC生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)是國內(nèi)首家使用Integra標(biāo)準(zhǔn)的項目,，該標(biāo)準(zhǔn)的實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,，必須對不同車型的車身進(jìn)行統(tǒng)一的管理,，漆前緩存就是對車身進(jìn)行有效的存儲、運送的控制系統(tǒng),，如圖1所示,。為了實現(xiàn)同樣的目的，在車身從噴漆車間出來后,，也需要漆后緩存系統(tǒng)對車身的協(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)動機的安裝,，如圖2所示,。同時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,，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（自行電動小車輸送系統(tǒng)）上的電動小車運送至上件滑撬升降機,，通過升降機送到板式鏈,，再由調(diào)整線板式輸送機驅(qū)動板式鏈將車身送到下件滑撬升降機上，然后送到漆前緩存系統(tǒng),；由漆前緩存系統(tǒng)中的動力滾床進(jìn)行運送,，舉升動力滾床進(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將車身放在不同的存儲線上,，有序的進(jìn)入噴漆車間；從噴漆車間出來后再有90度偏心旋轉(zhuǎn)滾床轉(zhuǎn)彎,，由動力滾床進(jìn)行運送,，舉升動力滾床將車身下降至合適的高度，再由鏈?zhǔn)揭菩袡C將車身放在不同的存儲線上,，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)入快鏈運送,，來到總裝系統(tǒng)中的重要工藝線——發(fā)動機的安裝,。這些工作進(jìn)行的同時，門線系統(tǒng)也在對車門進(jìn)行門內(nèi)飾的安裝,，等到車身安裝好發(fā)動機后進(jìn)行車門的安裝,，最后進(jìn)入總裝的最后一個工序進(jìn)行加注潤滑油以及添加燃料。

整個流程的自動控制系統(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)控計算機向PLC CPU416F-2DP發(fā)出控制命令,，需要變頻控制的電機經(jīng)由從站ET200S使用ET200FC控制變頻器MASTERDRIVE來控制,，不需要變頻的電機通過ET200S馬達(dá)啟動器來控制，滑撬系統(tǒng)還使用了MOBY E進(jìn)行車身的識別,。比較集中的傳感器/執(zhí)行器設(shè)備通過ET200eco控制,。手動控制主要通過本地的人機界面PP17和TP170B發(fā)出本地控制命令。

三、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

由于該項目遵從Integra標(biāo)準(zhǔn),，因此方案是嚴(yán)格按照這個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,。Integra標(biāo)準(zhǔn)是從國外引入的比較先進(jìn)的，針對汽車行業(yè)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn),，它已經(jīng)被成功應(yīng)用于德國梅賽德斯奔馳項目,，得到了很高的評價。BBDC項目首次將Integra標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)中國,，并發(fā)布了IntegraBBDC標(biāo)準(zhǔn),，它對控制結(jié)構(gòu)、硬件畫圖,、軟件開發(fā),、Safety技術(shù)、現(xiàn)場總線,、系統(tǒng)接口,、人機界面、軟件庫和培訓(xùn)流程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,，Integra標(biāo)準(zhǔn)的引入將大大推動中國汽車制造業(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)控計算機,，這是由于廠房面積大,，各個控制系統(tǒng)分布廣泛決定的，另外由于整個系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大（有一萬多個點）,，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,，同時采用了部分safety模塊,，這樣就提高了系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)場選擇一個觸摸屏是為了可以在現(xiàn)場的控制柜上實時的查看各個點的狀態(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)場人員調(diào)試，也給后期維護(hù)帶來便利,。CPU下面接了一個中繼器,，主要是起到診斷網(wǎng)絡(luò)和信號放大的作用，可以實時的監(jiān)控通訊狀態(tài),，如有問題可以及時的發(fā)現(xiàn)處理,。另外由于每個子系統(tǒng)既獨立控制,，又相互聯(lián)系。所有選用DP-Coupler來進(jìn)行不同CPU之間的數(shù)據(jù)交換,。對有本地啟停設(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)場惡劣的環(huán)境,。對于是否選擇變頻器MASTERDRIVE,，主要是根據(jù)工藝的要求選擇的電機，如果電機是非變頻的可以選擇馬達(dá)啟動器來啟動電機,。而對于現(xiàn)場一些特殊點的不能通過控制柜中的模板采集的,，可選擇ET200eco來進(jìn)行現(xiàn)場采集而無需放在控制柜里，滑撬系統(tǒng)使用MOBY E進(jìn)行車身的識別,。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工位以及整個系統(tǒng)的工作情況

對采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控生產(chǎn)的上位機,，采用了服務(wù)器－客戶機的模式,，如圖6所示，共有2臺服務(wù)器和5臺客戶機,，2臺服務(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臺客戶機選用的是工業(yè)控制計算機，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)一個服務(wù)器的程序即可，兩臺服務(wù)器互為備份程序完全一樣,，而客戶端的PC無需編寫程序,，只需通過工業(yè)以太網(wǎng)來訪問服務(wù)器的程序即可，開發(fā)難度小而且周期短,；③成本低：由于本項目通訊點多,，采用其它方式購買授權(quán)的費用相對較高，這種模式客戶機端只需128點的授權(quán)費用,，這樣總體費用大大降低,。

圖7   升降機控制系統(tǒng) 

如圖7所示,，升降機在高位時，電動鎖緊器鎖緊到位,，升降機上滾床無撬體,，上層滾床有撬體等待，撬體經(jīng)確認(rèn)與EMS上的電動小車所帶車體相一致,，上層滾床高速把撬體送到升降機的滾床上,，經(jīng)變速開關(guān)變?yōu)榈退伲凶咧琳嘉婚_關(guān)停止,。電動定位器關(guān)閉到位,，電動鎖緊器松開到位，收到EMS空中自行電動小車允許接車信號,，升降機低速升到接車位,，待收到EMS空中自行電動小車允許升降機下降信號后，升降機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,。電動定位器打開到位，待條件允許,，升降機上滾床高速把撬體送到板式鏈的滾床,。升降機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．舉升臺的控制

舉升臺在高位，下層滾床無撬體占位,，上滾床高速把撬體送到下層滾床,，經(jīng)變速開關(guān)變?yōu)榈退伲凶咧琳嘉婚_關(guān)停止,；舉升臺在高位,，下層滾床占位停止，電動定位器關(guān)閉到位,，車體檢測開關(guān)檢測撬體上無車體,，發(fā)出允許涂裝送車信號，當(dāng)車體檢測開關(guān)檢測撬體上有車體,，收到涂裝送車完畢信號,，前面允許送車,，即舉升臺在低位，停止器再關(guān)閉到位,，舉升臺在下降到位,。撬體被鏈?zhǔn)揭菩袡C送到停止器，占位開關(guān)同時占位,，舉升臺把撬體舉升高位,，同時舉升臺舉升到高位，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、停止器,、推車機的控制

圖8    升降機、停止器和推車機的控制 

如圖8所示,，停止器ST01占位,，停止器ST02沒占位，1#升降機在高位,，停止器ST02占位與ST01占位之間沒有移動的吊具，停止器ST01打開到位,，推車機T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位,，停止器ST02占位延時1秒，推車機T01由慢-快-慢退回到位,，1#升降機由慢-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同時打開到位,，推車機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1秒,，推車機T01由慢-快-慢退回到位,，1#升降機下降，執(zhí)行完一次循環(huán),。應(yīng)注意的是：升降機不在上升到位,，停止器ST01/ST02必須在關(guān)閉到位，推車機必須在后退到位,，否則立即停線,。

升降機的自動控制是項目中的難點,，主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設(shè)備以及車體損壞，對一次調(diào)試成功的要求很高,。升降機雖然有硬件保護(hù)措施,，需要特定條件，比如升降機只有在失電后,，抱閘將會抱死,，因此對于升降機控制程序的編寫需要反復(fù)修改，模擬試驗,，才能保證調(diào)試中的萬無一失,，不會出安全事故。

五,、總結(jié)與評價

該項目于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價：

1．該項目提高了生產(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,，減輕了勞動強度，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，由于該項目方案中對生產(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模塊的使用對設(shè)備的輸入輸出點都是雙重對比的,，保證每個點的信號都是真實可靠，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

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)度不會因為人員的調(diào)整而影響,，而且這種標(biāo)準(zhǔn)也比較適用大的項目,，這樣可以將項目細(xì)化，大家分工合作,，因為所有的工作都是遵從標(biāo)準(zhǔn),，內(nèi)容格式以及應(yīng)用符號都是通用的，BBDC能在很短的時間完成開發(fā)調(diào)試,，很大的部分歸功于IntegraBBDC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,。

2．自動化編程，由于該項目信號點多,，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象的屬性編輯,，通過WinCC中的VBA功能編程實現(xiàn)編輯大量的畫面和對象，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,，極大的提高了整個系統(tǒng)的可靠性,，Safety模塊保證了輸入輸出信號的可靠性，設(shè)備的安全性提高了,，控制系統(tǒng)性能相應(yīng)的改善了,。