ROCKWELL基于DeviceNet现场总线的汽车总装消费线控制系统.docx

ROCKWELL基于DeviceNet现场总线的汽车总装消费线控制系统DeviceNet现场总线是世界一流的自动化控制和信息解决方案供给商美国罗克韦尔自动化RockwellAutomation公司推出的最优的工业控制网络技术NetLinx的底层网络。DeviceNet具有开放、低价、可靠、高效的优点，十分合适于高实时性要求的工业现场的底层控制。DeviceNet现已成为国际标准IEC62026-32000-07低压开关设备和控制设备控制器-设备接口，也已被列为欧洲标准EN50325。此外，DeviceNet实际上是亚洲和美洲的设备网标准。DeviceNet得到了世界各地诸多制造商的支持，已经注册的符合DeviceNet标准的产品有数千种，实际应用的DeviceNet节点设备已达数百万个。在北美和日本，DeviceNet在同类产品中占有最高的市场份额，在世界其它各地也呈现出了强劲的开展势头。DeviceNet进入我国固然比拟晚，但因其突出的优点而受到了我国有关部门和单位的高度重视。2002年10月8日，DeviceNet被批准为中国国家标准GB/T18858.32002，并于2003年4月1日开场施行，进而进一步推动了DeviceNet现场总线技术在我国的推广与应用。DeviceNet可广泛应用于各行各业，以中国的汽车工业为例，DeviceNet已应用于一汽-群众汽车有限公司的AUDIA6、BORAA4、JETTA的焊装消费线、总装消费线，张家港牡丹汽车厂的焊装消费线、总装消费线，青岛颐中汽车厂的涂装消费线，长春客车厂转向架涂装线，哈飞汽车厂的焊装消费线、涂装消费线、总装消费线，等等。本文介绍DeviceNet在一汽-群众BORAA4总装消费线的应用。二、总装消费线设计目的一汽-群众BORAA4总装消费线的设计是根据中国第一汽车集团公司开展规划、对原总装消费线的设备及控制系统进展技术改造的工程，设计目的是知足BORAA4和JETTA两种车型混线消费的要求，以到达消费节拍90s/辆、年产十五万辆的消费才能。总装消费线工艺设计采用国际上先进的模块化工艺装配技术以及多种车型混线消费的柔性消费线技术，并装备高效、可靠、维护方便的控制系统，以进步整车装配质量。BORAA4消费线工艺流程由存储区、工件装配区、升降区、检修区、检测区、下线区组成。机械化消费线系统包括整车装配线工艺链,由多台电机驱动、车身输送线积放链、储藏线积放链、升降机等。其中，停顿器22个、推车机10个、道岔6个；电机的驱动与控制均要求变频调速；现场被控设备数目多且具有高度的分散性：I/O点约2600个、长度达3000m。为了知足消费线的设计要求并尽量节约本钱，在充分利用原有设备及线路的前提下，对原有的输送系统重新进展了更为公道的布置；在各线之间的转线处均加装推车机，防止了转线故障；采用新型平衡轨系统，使消费线的运行平稳、可靠，减轻了工人的劳动强度；将轿车靠模轨下线改为升降机下线，为整个轿车装配线增加了两个工位；增加了机械手装配工位。消费线原控制系统是在多年前设计的，采用的是传统的PLC集中控制，系统控制精度低，操纵不便；所有的数字量与模拟量I/O点均从PLC柜内接线，导线用量大、布线复杂、故障率高，给现场维护带来了众多不便，严重地影响了消费，已不适应当代企业的消费要求。因此，必须设计一种性能优异的新型控制系统，这是保证消费线到达预定设计目的的关键。2.1控制系统在分析比拟了各种不同的控制方案后，决定采用以DeviceNet为底层网络的现场总线控制系统，如图1所示。DeviceNet网络上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关等，输出设备有指示灯、控制阀、变频器等。系统通过ControlNet实现不同PLC之间的相互通讯,完成在中央控制室的监视、控制、故障报警、治理信息交换等功能。图2为系统中所用的罗克韦尔自动化公司的可编程控制器PLC-5/80C的硬件配置其自身有内置的远程I/ORIO和ControlNet接口。由于系统中控制的点数多、线路长，因此用了6个1771-SDN扫描器，共12条DeviceNet网络与被控设备相连。12条DeviceNet网络分别命名为1DN1、1DN2、2DN1、2DN2、3DN1、3DN2、4DN1、4DN2、5DN1、5DN2、6DN1、6DN2。其中，1DN1控制消费线上的所有14台变频器；1DN2控制消费线上的所有FlexI/O节点，FlexI/O所连接的大局部设备是原总装消费线上不能直接连接到DeviceNet网络上的设备；2DN1控制车身输送线积放链；2DN2控制储藏线积放链；3DN1和3DN2控制另一条储藏线积放链；4DN1至6DN2控制整车装配线工艺链。整车装配线的工艺非常复杂，由153个工位组成，主要控制功能有工艺急停、与其它设备连锁等；主要设备有底盘打号机、天窗装配机械手、涂胶机械手、装配机械手、风挡玻璃涂胶机器人、驾驶系统控制模块、动力总成、检测装置等。系统共有200多个节点。align=center图1以DeviceNet为底层网络的总装消费线现场总线控制系统图2PLC-5/80C硬件配置/align所有现场消费设备的工作状态、工作参数、故障信息等均通过DeviceNet网络传送至位于中控室的控制器；控制器对现场消费设备施行的各种控制也是通过DeviceNet网络进展的。系统中连接到EtherNet上的监视计算机应用组态软件RSView32，以丰富的文字、形象的图形显示各消费设备的运行状态、运行参数、自动弹出故障报警画面、记录故障点、调出相关的控制程序及电控图纸，也可进展消费信息的自动记录、统计治理等，并可将报警信息故障点、故障原因、故障时间等传送至维修部门的远程终端上，而且可通过连接到EtherNet上的控制器控制消费线的起停、改变控制参数等。系统通过远程I/O在控制柜上安装了人机接口HMI，用于显示消费设备的工作状态、工作参数、调节控制参数等。系统具有完善的PLC故障自动诊断程序和HMI报警系统，使设备故障的查询极其快速、方便、准确。系统采用电流闭环自动控制技术解决了单链多驱动同步控制的技术难题，保证了消费线的正常、平安运行。系统控制层采用冗余的ControlNet网络实现与车门分装线、升降机控制系统、仪表盘安装系统等的PLC处理器进展实时的控制信息交换。2.2系统构建与调试现场的所有信号通过DeviceNet网络实时传输到控制器，控制器控制信号也是通过DeviceNet网络传输到现场设备中，因此DeviceNet网络的构建是整个控制系统的根底，其构建步骤如下：1进展总体规划，公道布线；2将DeviceNet网络节点设备连接到网络上；3安装通讯软件RSLinx和网络组态工具软件RSNetworxforDeviceNet或者DeviceNetManager；4给将要添加到DeviceNet网络上的每个设备分配节点地址并设置正确的通讯波特率，由于DeviceNet网络上每个网段所有节点的通讯波特率必须一致，且不允许有节点地址重复的设备；5将编程终端计算机或者专用编程设备连接到网络上通过计算机通讯板卡或者外置通讯模块并建立通讯，即在RSLinx下配置DeviceNet驱动程序：DeviceNetDriver1784-PCD/PCIDS、1770-KFD、SDNPTdriver该操纵只能在在线形式下进展；6通过网络DeviceNet或者上层网络ControlNet、EtherNet配置DeviceNet设备运行参数，如设备的I/O数据触发方式、设备I/O报文的大小及设备本身的运行参数如变频器的启动方式、最大频率及其它运行参数；7将设备配置参数下载到节点设备和DeviceNetScanner1791-SDN中，并保存到网络组态工具软件的配置文件中用于离线查看网络信息或者配置一样的网络。DeviceNet网络的硬件布线及软件组态特别简便，因此系统的安装调试周期大大缩短。在进展DeviceNet网络硬件安装调试时应留意：a.推荐选用罗克韦尔自动化等公司的DeviceNet总线电缆及连接组件这可使硬件安装大大简化，并进步可靠性；b.每个网段供电电源只能有一点接地；c.网络总线两端应安装正确的终端电阻120，可选配罗克韦尔等公司随系统提供的标准终端电阻，在系统不上电时测得的网络CAN-H和CAN-L之间的电阻值应在50-70。二、结论基于DeviceNet现场总线的汽车总装消费线控制系统，总线长度3000m、节点数目200多个等均为目前全国之最，系统总体技术到达了国际先进程度。三年来的系统运行理论说明，系统功能强大、平安可靠、操纵灵敏，为一汽-群众公司创造了明显的经济效益，并大大进步了消费效率、自动化消费程度和治理程度，使得公司在剧烈的市场竞争中处于领先地位。0