ROCKWELL系統在機器人汽車焊裝線上的應用
引言
現場總線技術適應了工業控制系統向分散化、網絡化、智能化發展的方向 ， 它一經產生便成為全球工業自動化技術的熱點 ， 受到全世界的普遍關注 。
rockwell自動化公司自1971年就開始生產了基于devicenet現場總線的plc ， 用于汽車生產線控制 。隨著公司的發展 ， rockwell在工廠自動化控制、微處理器、無線電、航天飛機、先進通信系統和全球定位系統等領域成績顯著 。羅克韋爾自動化為用戶提供了覆蓋從車間級設備的控制到企業級生產控制和信息管理的全方位的工業網絡解決方案——網絡集成自動化為基礎的企業信息系統 。如今 ， 羅克韋爾自動化致力于擴展基于cip的自動化控制的產品規模 。cip是三層網絡設備網 ， 控制網 ， 和ethernet/ip網共享的應用層 ， 可以幫助實現在一系列設備上實現通用控制、配置、數據收集和共享 。還可以為自動化用戶帶來巨大的效益：降低成本、增加易用性、產品和網絡集成變得更為輕松 ， 同時能支持多家供應商提供的設備的互操作 ， 提供了設備連接的便利性 。
ethernet/ip工業以太網
ethernet/ip由兩個重要的國際組織odva和controlnet internaTIonal于2000年共同推出 ， 是使用tcp/ip協議的真正意義上的標準工業以太網 ， 一經推出已得到了全球近百家供應商的支持 ， 目前已有上百種ethernet/ip產品可供用戶選擇 ， 包括過程控制器、plc、i/o、變頻器、軟啟動器、視覺產品、條碼掃描設備、稱重設備、電力智能監控單元、過程總線ff鏈接設備、交換機等 ， 并且廣泛應用于汽車、食品飲料、電力、化工、水處理、采礦、冶金、建材和輪胎等各個行業 。
控制網網絡controlnet controlnet基于改型canbus技術 ， 可以作為溝通邏輯控制和過程控制系統 ， 傳輸速率為5mbps ?？刂凭W網絡是一種高速確定性網絡 ， 用于對時間有苛刻要求的應用場合的信息傳輸 。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務 。它作為控制器和i/o設備之間的一條高速通信鏈路 ， 綜合了現有各種網絡的能力 ?？刂凭W是一種最現代化的開放網絡 ， 它提供如下功能：對在同一鏈路上的i/o、實時互鎖、對等通信報文傳送和編程操作均具有相同的帶寬 。對于離散和連續過程控制應用場合 ， 均具有確定性和可重復性功能 。
設備網現場總線devicenet devicenet基于canbus技術 ， 用于plc與現場設備之間的通訊網絡 。它可連接開關、拖動裝置、固態過載保護裝置、條形碼閱讀器、i/o和人機界面等 ， 傳輸速率為125-500kbps 。設備網絡通過一個開放的網絡 ， 將底層的設備直接和車間級控制器相連 ， 而無需通過硬線將它們與i/o模塊連接 。世界范圍的150多個銷售商積極支持敞開式設備網銷售者協會（odva）基于can技術的網絡 。這種64個節點、多支路的網絡 ， 允許用一根電纜去連接500m以內的設備并遠至用戶的可編程控制器 ， 無需用導線把每一個設備和一個i/o機架連接起來 ， 總之所有這一切可以減少導線的費用并方便安裝 。
汽車白車身焊裝線系統
汽車焊裝線是將各車身沖壓件裝配、焊接成白車身的機器人系統集成生產線 ， 結構上分成地板線和主拼線 ， 地板線主要是將前底板總成、后底板總成、發動機艙總成焊接拼合成車身下部地板 ， 而主拼線是將地板線、車身左右側圍、前后頂橫梁、頂蓋組合成一個完整的白車身 ， 各工位由相應的焊裝夾具、上件系統、點焊設備、輸送系統、點焊機器人、機器人控制系統及電氣輔助設備等組成 。車身拼接完成后 ， 通過在線測量工位完成關鍵點精度檢測 ， 并與車型數模進行比較后得出外形尺寸公差 ， 檢查質量 ， 然后車身下線送至調整線進行外觀檢查、車門、發動機倉蓋、行李箱蓋及其他工件的安裝 ， 至此完成了汽車焊裝的過程 。
奇瑞汽車焊裝線項目控制網絡結構介紹（見附圖）
該項目是奇瑞新車型的車身焊裝線系統 ， 設計思想體現了新時代自動化控制系統的設計思路 ， 整個焊裝線主要是由51臺kuka機器人點焊機器人系統和相關機械設備組成 ， 輸送設備包括滾床、往復桿、鏈式輸送機、夾具、ems小車等 ， 控制設備包括7套guard logix plc系統及相關的模塊 ， 附圖是整個系統內一套plc控制區域的框架圖 。
控制方案介紹
奇瑞汽車焊裝線系統使用了guardlogix 安全控制器系統作為主控制器 ， 其綜合了control logix平臺使用的高性能和靈活性 ， 集成了安全控制特性的最高等級（安全集成等級3） ， 編程方法簡單靈活 。點焊機器人使用德國kuka公司kr200系列通用機器人安裝工頻點焊槍實現車身部件的點焊熔合 ， 機器人通過pci接口卡實現devicenet接口的master/slave通訊方式 ， 分布式i/o系統采用了1734 point io、1732 armor block i/o實現設備信號的輸入和輸出控制 ， 安全回路使用devicenet safety總線、safety io模塊實現安全信號的輸入輸出控制 ， 輸送設備電機采用power flex（40、70、80）系列變頻器通過總線控制 ， 連線簡潔并減少了差錯 。生產安全區域控制使用了安全光柵、安全雷達掃描器、安全毯、安全門開關等安全設備實現對現場操作人員的保護 。汽缸、定位銷、鎖緊機構等氣動元件使用閥島實現集成控制 ， 防護等級達到ip65 。人機操作界面使用panel view 觸摸屏實現控制區域內設備狀態、故障報警、機器人狀態信息的顯示 ， 機械設備手動操作功能的實現 。主要設備型號見附表 。
【ROCKWELL系統在機器人汽車焊裝線上的應用】
結語
rslogix5000軟件的基于標簽tag的數據庫管理技術使用起來確實方便 ， 它是真正采用標簽技術尋址的plc ， 在上位機通訊中與plc邏輯中每個模件都有唯一的名稱 ， 同一變量可以有不同的標簽進行表示 ， 控制器的標簽對全部任務都是可見的 ， 這種方式比傳統的編程軟件提高了效率、減少了繁雜的命名、地址標記過程 。
guardlogix plc控制器集成了安全plc的功能 ， 編程調試都在同一套軟件內完成 ， 為程序員提供了熟悉易用的編程環境 ， 硬線連接也改變以往需要總線接口的方式從而實現無縫連接 。
pid模塊的使用非常的簡單方便 ， 功能很完善 ， 包括軟手動和硬手動的切換、pv-sp跟蹤等功能 ， 可以方便的實現手自動的無擾切換 。
ai（4～20ma）i/o模塊對采樣的數據可以進行量程轉換 ， 不再需要在hmi或plc邏輯中做量程轉換 ， 并且每通道可以設置高低報警值 ， 從模塊中直接輸出報警信息 。ao（4ma-20ma 0v～10v）模塊通過寫入實際值即可輸出對應模擬量信號 ， 也可以實現量程轉換 。
