一汽自動(dòng)化及總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用(CC-link)現(xiàn)狀130430

一汽自動(dòng)化及總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用（CC-link）的現(xiàn)狀

2013.5.8一、一汽概況二、一汽設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展情況三、一汽主流自動(dòng)化產(chǎn)品分布情況四、總線(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用情況五、三菱自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)用及表現(xiàn)六、CC-link應(yīng)用案例一、一汽概況

一汽現(xiàn)有職能部門(mén)18個(gè)，全資子公司28個(gè)、控股子公司18個(gè)。主營(yíng)業(yè)務(wù)板塊按領(lǐng)域劃分為：研發(fā)、乘用車(chē)、商用車(chē)、毛坯零部件、輔助和衍生經(jīng)濟(jì)等六大體系。現(xiàn)有員工13萬(wàn)余人。自主研發(fā)與企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力不斷提升，形成了卡車(chē)、轎車(chē)、輕微型車(chē)、客車(chē)多品種、寬系列的產(chǎn)品格局。擁有解放、紅旗、奔騰、夏利、威志等自主品牌和大眾、奧迪、豐田、馬自達(dá)等合資合作品牌。

2012年，一汽集團(tuán)銷(xiāo)售突破264.6萬(wàn)輛，其中，一汽大眾產(chǎn)銷(xiāo)突破130萬(wàn)輛、一汽豐田銷(xiāo)售49.55萬(wàn)輛。從一汽發(fā)展的軌跡來(lái)看，國(guó)內(nèi)消費(fèi)是誘因，產(chǎn)品研發(fā)是主導(dǎo)，體制改革是推力，而自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用則成為公司跨越式發(fā)展的重要支撐。二、一汽設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展情況一汽幾十年來(lái)，作為國(guó)家汽車(chē)制造業(yè)的搖籃，一直站在制造技術(shù)創(chuàng)新的前沿。一汽建廠(chǎng)六十年來(lái)，培養(yǎng)了一代又一代的掌握高精尖技術(shù)的人才，并形成了成熟的高新技術(shù)應(yīng)用能力及基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)能力。

自動(dòng)化技術(shù)在一汽大致經(jīng)歷了這樣幾個(gè)階段：

繼電器邏輯時(shí)代：70年代前，一汽基本上是以繼電器控制技術(shù)為主，最長(zhǎng)役齡的設(shè)備是53年建廠(chǎng)時(shí)，55年前后投產(chǎn)服役的，一直用到90年代初。最大復(fù)雜系數(shù)的設(shè)備是組合機(jī)、長(zhǎng)城機(jī)床廠(chǎng)的仿形車(chē)床，大致在30左右。

順序邏輯時(shí)代：70年代和80年代初的十多年，順序邏輯曾經(jīng)受到一汽技術(shù)人員的追捧，并應(yīng)用順序邏輯改造了部分控制系統(tǒng)老舊，且邏輯比較復(fù)雜的設(shè)備。這個(gè)時(shí)期的一個(gè)特點(diǎn)是，半導(dǎo)體技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用在一汽逐步形成熱潮，并培養(yǎng)出一批精于電子技術(shù)維修的人才。

PLC技術(shù)興起：1983-1984年前后，在STD總線(xiàn)高調(diào)進(jìn)入市場(chǎng)的同時(shí)，一汽以發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)、底盤(pán)廠(chǎng)為先導(dǎo)，率先開(kāi)始引進(jìn)PLC技術(shù)，主要機(jī)型為三菱公司的F系列、西門(mén)子的S-115、OMRONC系列等。在十來(lái)年的時(shí)間內(nèi)，該技術(shù)迅速發(fā)展并遍地開(kāi)花，幾乎所有復(fù)雜系數(shù)超過(guò)10的設(shè)備，全部被一汽維修人員自主改造。

這期間，培養(yǎng)了大批的PLC技術(shù)人才，PLC技術(shù)成為一汽集團(tuán)設(shè)備領(lǐng)域的維修入門(mén)技能。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，集團(tuán)還自主開(kāi)發(fā)出兩款PLC：即發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)的YQ-40和機(jī)動(dòng)處的JD-40，驗(yàn)證了集團(tuán)強(qiáng)有力的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

數(shù)控技術(shù)時(shí)代：一汽引進(jìn)數(shù)控技術(shù)大致在1986年，那時(shí)一汽變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)廠(chǎng)等作為先行者，率先應(yīng)用了我國(guó)首批數(shù)控產(chǎn)品——北京密云研究所的FANUC－3T系統(tǒng)及自主開(kāi)發(fā)產(chǎn)品BS03A系統(tǒng)。以后，陸續(xù)以日本法那克、德國(guó)西門(mén)子系統(tǒng)為主導(dǎo)，不斷引進(jìn)和改造了大批數(shù)控設(shè)備、加工中心。至今為止，部分子公司發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)以加工中心為主體設(shè)備，形成加工中心柔性生產(chǎn)線(xiàn)，為汽車(chē)產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代奠定了設(shè)備技術(shù)基礎(chǔ)。

作為數(shù)控技術(shù)的延伸，機(jī)器人技術(shù)也越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到整車(chē)制造中來(lái)。以FCC二工廠(chǎng)為例，就應(yīng)用了200多臺(tái)機(jī)器人用于車(chē)身焊接，機(jī)器人還廣泛被用于涂膠、噴漆、搬運(yùn)等領(lǐng)域中?；诟咚偾邢骷夹g(shù)的加工中心生產(chǎn)線(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)代：從上世紀(jì)90年代后期開(kāi)始，以啟明公司為依托，一汽逐步在集團(tuán)開(kāi)始興起和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)MES系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)、物流配送系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)、安東系統(tǒng)等各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域，并有計(jì)劃地在集團(tuán)公司內(nèi)實(shí)現(xiàn)ERP系統(tǒng)普及聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)已經(jīng)成為承載一汽生產(chǎn)高速運(yùn)行的必不可少的重要工具。

同一時(shí)代的設(shè)備底層控制技術(shù)也取得了突破性的進(jìn)展，那就是如雨后春筍般涌現(xiàn)的各類(lèi)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，代表性的品牌有日本三菱公司CC-Link、美國(guó)AB公司DeviceNet、德國(guó)西門(mén)子公司Profibus、瑞士菲尼克斯公司InterBus等，成為設(shè)備底層的主導(dǎo)交互載體。

整體工廠(chǎng)階段：這個(gè)階段代表了目前設(shè)備技術(shù)的最高水平，大致有如下特征：

１、新工廠(chǎng)設(shè)計(jì)能力普遍不低于20萬(wàn)輛／年，具備高產(chǎn)能的特點(diǎn)，且一次投入大，達(dá)幾億到幾十億。

２、工廠(chǎng)各大工藝總體設(shè)計(jì)，各工序全面兼顧，實(shí)現(xiàn)工序之間的內(nèi)在無(wú)縫銜接，大幅度地提升制造質(zhì)量。

３、柔性化生產(chǎn)線(xiàn)，使產(chǎn)品更新?lián)Q代改造周期大為縮短。

４、信息技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)、總線(xiàn)等）成為設(shè)備技術(shù)基礎(chǔ)載體，信息實(shí)時(shí)傳遞，通過(guò)中央控制室監(jiān)視、控制、追溯、管理。

５、車(chē)型混流生產(chǎn)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，車(chē)型全程混流生產(chǎn)做到井然有序，不出錯(cuò)誤。

６、精益生產(chǎn)。生產(chǎn)組織、物流配送等以最經(jīng)濟(jì)的在制品儲(chǔ)備完成生產(chǎn)全過(guò)程。繼電器邏輯順序邏輯PLC技術(shù)數(shù)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整體工廠(chǎng)繼電器、硬線(xiàn)邏輯半導(dǎo)體電子技術(shù)PLC、變頻器、位置控制、A/D技術(shù)數(shù)顯、數(shù)控、機(jī)器人、加工中心總線(xiàn)、MES、質(zhì)量、物流、生產(chǎn)調(diào)度、安東、網(wǎng)絡(luò)辦公、ERP柔性系統(tǒng)、識(shí)別系統(tǒng)、照相技術(shù)、多層網(wǎng)絡(luò)、加工中心生產(chǎn)線(xiàn)、整體工廠(chǎng)方案。3萬(wàn)輛10萬(wàn)輛260萬(wàn)輛70年代80年代90年代近10年60年代日本三菱公司品牌也成為支撐一汽技術(shù)進(jìn)步的重要國(guó)外高技術(shù)品牌之一，為一汽的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。三、一汽主流自動(dòng)化產(chǎn)品分布情況一汽應(yīng)用的主流自動(dòng)化產(chǎn)品大致情況如下，其中絕大部分來(lái)自國(guó)外品牌，體現(xiàn)了我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)品自主創(chuàng)新的差距。四、總線(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用情況公司對(duì)總線(xiàn)系統(tǒng)的使用始于1990年前后，大規(guī)模應(yīng)用大致在兩個(gè)世紀(jì)之交。目前總線(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于控制規(guī)模稍大的幾乎所有自動(dòng)化系統(tǒng)中。在用的主要總線(xiàn)系統(tǒng)有：

CAN：經(jīng)典總線(xiàn)，應(yīng)用最早，主要用于過(guò)程控制；

CC-Link：傳統(tǒng)總線(xiàn)，應(yīng)用規(guī)模大；

DeviceNet：傳統(tǒng)總線(xiàn)，應(yīng)用規(guī)模大；

ControlNet：應(yīng)用規(guī)模較?。?/p>

ProfiBus：傳統(tǒng)總線(xiàn)，應(yīng)用規(guī)模最大；

ProfiNet：新興總線(xiàn)，開(kāi)始采用;

InterBus：傳統(tǒng)總線(xiàn)，應(yīng)用較少，大眾有較多使用；

EtherNet：新興總線(xiàn)，開(kāi)始采用；

AS-i：應(yīng)用較少，個(gè)別項(xiàng)目采用。在以上總線(xiàn)系統(tǒng)中，應(yīng)用規(guī)模最大的是ProfiBus、CC-Link、DeviceNet幾類(lèi)總線(xiàn)。五、三菱自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)用及表現(xiàn)1、產(chǎn)品可靠性高這一點(diǎn)，在一汽電力系統(tǒng)供應(yīng)不良（欠壓、波動(dòng)大、接地不良等）的年代里，已經(jīng)充分得到驗(yàn)證。在歐美吃不下粗糧（燒板）的時(shí)候，三菱產(chǎn)品體現(xiàn)了良好的消化能力。2、價(jià)格低廉與美國(guó)、歐美產(chǎn)品比，三菱產(chǎn)品有較明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。這為三菱提供了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。3、產(chǎn)品性能在低廉的價(jià)格面前，產(chǎn)品性能并不輸于對(duì)手。惟獨(dú)的“劣勢(shì)”是在用戶(hù)心目中，歐美產(chǎn)品可能是鼻祖或正規(guī)軍，并且標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化的編程技術(shù)更吸引了一部分用戶(hù)。4、服務(wù)靈活，貼近用戶(hù)有別于其它服務(wù)相對(duì)模式化的供應(yīng)商，三菱公司服務(wù)比較靈活，比如頻繁的走訪(fǎng)，免費(fèi)的軟件、資料，快速的支持和響應(yīng)，與客戶(hù)的真誠(chéng)互動(dòng)等，都給用戶(hù)良好的印象。六、CC-Link應(yīng)用案例下面是一汽轎車(chē)公司焊裝生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用CC-Link的案例。（一）項(xiàng)目概述三菱公司執(zhí)行了焊裝M3、D009項(xiàng)目。隨著汽車(chē)產(chǎn)量的快速提高，生產(chǎn)節(jié)拍將越來(lái)越快，往往采用大量的焊接和抓取機(jī)器人（200多臺(tái)）、工裝夾具、高速滾床、懸掛鏈等設(shè)備，以提升生產(chǎn)節(jié)拍。這就使自動(dòng)化控制要求越來(lái)越高。同時(shí)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)安全標(biāo)準(zhǔn)，焊裝生產(chǎn)線(xiàn)在很多場(chǎng)合有很高的安全等級(jí)，相應(yīng)的也提升了自動(dòng)化產(chǎn)品對(duì)于安全控制的要求。這次的項(xiàng)目涉及四大部分：M3主焊線(xiàn)、D009地板線(xiàn)、四門(mén)二蓋線(xiàn)、側(cè)圍線(xiàn)。此處著重介紹M3主焊線(xiàn)，其它生產(chǎn)線(xiàn)與主焊線(xiàn)控制雷同。（二）項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則采用集散控制技術(shù)。各分工藝區(qū)域底層設(shè)備由從站PLC進(jìn)行分區(qū)控制，由主站PLC負(fù)責(zé)集中控制，采集/下發(fā)從站PLC數(shù)據(jù)，并和工廠(chǎng)ERP服務(wù)器完成車(chē)型及相關(guān)數(shù)據(jù)交互。對(duì)典型工藝過(guò)程采用FB功能塊設(shè)計(jì)，使控制邏輯更規(guī)范。為滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)拍、安全性要求，制定如下設(shè)計(jì)原則：

1、對(duì)外部器件使用防護(hù)等級(jí)IP67的遠(yuǎn)程I/O采集信號(hào)。

2、按工藝區(qū)域，一般每10臺(tái)機(jī)器人配置一臺(tái)PLC，機(jī)器人與PLC之間采用CC-LINK通訊。

3、每個(gè)PLC配置HMI，簡(jiǎn)化操作環(huán)境。

4、緊急停止、門(mén)禁開(kāi)關(guān)、光柵、安全區(qū)域掃描信號(hào)采用安全PLC或安全繼電器采集。

5、高速/普通滾床、轉(zhuǎn)臺(tái)等，采用變頻器變速驅(qū)動(dòng)。

6、有位置精度要求的輸送設(shè)備采用伺服系統(tǒng)控制。

7、操作盒等I/O相對(duì)集中，對(duì)環(huán)境要求不高的，采用IP20遠(yuǎn)程模塊加裝防護(hù)盒的形式，以節(jié)省成本。（三）工藝與設(shè)備結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)策略上劃分，M3主焊線(xiàn)主要分為如下幾類(lèi)情況：1、信息化控制：

主要指主站PLC從工廠(chǎng)ERP系統(tǒng)獲取車(chē)型信息，向底層PLC發(fā)送指令，及接收底層PLC控制信息并與ERP交互等內(nèi)容，即集中控制部分。2、輸送類(lèi)控制：

包括上料、下料、返回線(xiàn)、升降機(jī)等輸送設(shè)備的控制。3、焊接區(qū)域控制：

包括地板補(bǔ)焊工位、各類(lèi)焊接工位等主生產(chǎn)區(qū)域控制。4、特殊焊接區(qū)域控制：

包括人工安裝工位、預(yù)裝工位、主拼工位的控制等。

以上各部分采用不同的控制策略，分述如下。（四）各部分控制策略1、信息化控制由主站PLC完成所有從站PLC的信號(hào)采集，這里使用H網(wǎng)通訊，并通過(guò)MES模塊，將所有從站的信息發(fā)送給ERP，通過(guò)ERP下達(dá)車(chē)型信息指令。2、輸送類(lèi)控制工件輸送依靠各種形式的滾床輸送線(xiàn)輸送到指定位置，涉及到的滾床有高速滾床、普通滾床、往復(fù)桿、滑臺(tái)等。（1）上料、下料工位控制方式上、下料工位的主要功能為將工件上線(xiàn)或下線(xiàn)，由放置臺(tái)、移載臺(tái)、提升機(jī)三個(gè)部分組成。上、下料工位各設(shè)置PLC柜1個(gè)、變頻柜一個(gè)，工位區(qū)域由光柵隔離。PLC通過(guò)Profibus通訊協(xié)議控制滾床。光柵、安全門(mén)、急停信號(hào)通過(guò)WS安全控制器接入PLC，確保現(xiàn)場(chǎng)安全。通過(guò)通訊協(xié)議和FB功能塊設(shè)計(jì)控制變頻器，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送變速、起?？刂?，設(shè)計(jì)更加規(guī)范。（2）返回線(xiàn)工位控制方式返回線(xiàn)主要控制滾床，單獨(dú)設(shè)置PLC柜一個(gè)，控制方式與上下料類(lèi)似。3、焊接區(qū)域控制焊接區(qū)域主要由焊接機(jī)器人和各種安全信號(hào)劃分出的安全區(qū)域組成。在這里一般使用總線(xiàn)通訊方式控制機(jī)器人，采用安全繼電器或安全控制器采集現(xiàn)場(chǎng)安全信號(hào)，使用HMI與普通操作盒結(jié)合的方式方便現(xiàn)場(chǎng)操作或檢修。補(bǔ)接工位：采用了大量的焊接機(jī)器人，普遍為200KG，采用CC-LINK通訊。工裝夾具：信號(hào)采用IP67遠(yuǎn)程I/O采集，安全信號(hào)采用WS安全控制器采集。工裝夾具也使用了FB功能塊以規(guī)范軟件設(shè)計(jì)。預(yù)裝工位：安裝門(mén)蓋、側(cè)圍，焊接固定點(diǎn)，由第4部分的主拼工位進(jìn)行焊接。預(yù)裝工位完成對(duì)門(mén)蓋及側(cè)圍的固定點(diǎn)焊，單獨(dú)設(shè)置了PLC柜。4、特殊焊接區(qū)域控制主要是指主拼工位，其焊接需要一定的同步性。常規(guī)需要設(shè)置特殊的夾具和焊鉗，如果需要車(chē)型轉(zhuǎn)換，需要更換不同的夾具。主要有二種做法：一是移行式，將不同的夾具放置在不同軌道，不同車(chē)型的車(chē)身會(huì)通過(guò)RFID識(shí)別的信號(hào)進(jìn)入不同軌道內(nèi)。這樣做法的優(yōu)點(diǎn)是車(chē)型轉(zhuǎn)換速度快，缺點(diǎn)是占地面積大。另一種是N面轉(zhuǎn)體方式，即在軌道兩側(cè)設(shè)置可轉(zhuǎn)體夾具裝置，實(shí)現(xiàn)車(chē)型夾具轉(zhuǎn)換，優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，但車(chē)型轉(zhuǎn)換時(shí)需要旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體，降低了生產(chǎn)效率。主拼工位控制方式：本項(xiàng)目主拼工位采用三面轉(zhuǎn)體方式，機(jī)器人6臺(tái)。三面轉(zhuǎn)體采用SV驅(qū)動(dòng)，使用QD75定位模塊。單獨(dú)設(shè)置二面PLC柜，并組成獨(dú)立的設(shè)備層子網(wǎng)絡(luò)。這樣的設(shè)計(jì)改善了主拼工位