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1．前言

      A3車(chē)型是奇瑞公司的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型車(chē)型，為打造五星安全品質(zhì)，對(duì)該車(chē)型提出更加苛刻的質(zhì)量要求。焊裝車(chē)身的制造水平提高依賴(lài)于先進(jìn)的焊接設(shè)備，公司引進(jìn)柯馬公司的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，完成車(chē)身下部和車(chē)身總成的焊接任務(wù)，以符合更高的焊接質(zhì)量要求。

第一部分  A3自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)綱領(lǐng)

第二部分  電氣控制系統(tǒng)

第三部分  點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)

第四部分  其他系統(tǒng)

4.1    滾床系統(tǒng)

4.2    OPENGATE

4.3    機(jī)械化輸送懸鏈和BUFFER

4.4    車(chē)型識(shí)別和生產(chǎn)管理系統(tǒng)

4.5    激光檢測(cè)系統(tǒng)

4.6    安全系統(tǒng)

第一部分A3自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)綱領(lǐng)

       主要負(fù)責(zé)A3三廂和A3兩廂兩種車(chē)型白車(chē)身總成的生產(chǎn)，下部線(xiàn)和主焊線(xiàn)是混線(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)能約為20萬(wàn)輛。

      車(chē)身下部線(xiàn)完成發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)、前地板、后地板等總成零件的拼裝焊接工作，適應(yīng)車(chē)身下部高強(qiáng)度的焊接要求。主要由27臺(tái)機(jī)器人完成焊接工作、零件抓取，整條線(xiàn)還包括自動(dòng)化輸送懸鏈，零件緩存器。

       主焊線(xiàn)主要是完成車(chē)身下部、側(cè)圍、頂蓋、包裹架等總成的拼裝焊接工作。由滾床、OPENGATE、和31臺(tái)機(jī)器人組成。

      主焊線(xiàn)OP130工位為在線(xiàn)激光檢測(cè)系統(tǒng)，由4臺(tái)機(jī)器人帶動(dòng)激光檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)車(chē)身尺寸關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)。

 第二部分 電氣控制系統(tǒng)

       A3自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)共有兩個(gè)部分組成,分為車(chē)身下部線(xiàn)和主焊線(xiàn),有5條空中輸送線(xiàn),工藝流程為發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)、前地板、后地板分別由3條輸送線(xiàn)輸送至車(chē)身下部線(xiàn)，車(chē)身下部經(jīng)空中輸送至主焊線(xiàn)，然后通過(guò)空中輸送線(xiàn)輸送至調(diào)整線(xiàn)。

      整條生產(chǎn)線(xiàn)有車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)一套，輥床一套、涂膠設(shè)備8套、COMAU機(jī)器人62臺(tái)，采用SICK的安全保護(hù)設(shè)備，采用帶有安全集成功能的CPU 416F-2的西門(mén)子PLC?？刂撇糠值牟捎霉I(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS（現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)）連接，見(jiàn)圖控制部分示意圖。

控制部分示意圖

      現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS,是用了7層模型的1、2層，精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)的高速傳輸。主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)分散的I/O設(shè)備。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)由以下幾部分組成（如圖2）：1主控器（PLC）;2現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊（ET200S），用于連接各種I/O設(shè)備；3其他智能裝置，如變頻器，觸摸屏等；4.網(wǎng)絡(luò)附件（交換機(jī)等）。它能夠直接完成設(shè)備的順序、連鎖、閉環(huán)控制，完成過(guò)程參數(shù)的采集以及報(bào)警功能。

      PLC下面的從站模塊通過(guò)兩條PROFIBUS支路進(jìn)行硬件配置分別有1.MPI網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模塊配置2.DP網(wǎng)絡(luò)的模塊配置。PLC與PLC之間的通訊通過(guò)DP/DP COUPLER完成。PLC與PLC之間的通訊通過(guò)DP/DP COUPLER完成

      兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和5條空中輸送線(xiàn)由CPU 416－2DP、CPU 315－2DP的13臺(tái)西門(mén)子PLC控制。PLC可向系統(tǒng)提供分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障點(diǎn)的信息。每條生產(chǎn)采用1臺(tái)西門(mén)子人機(jī)界面PC870進(jìn)行控制，通過(guò)自身的MPI接口與PLC連接，內(nèi)部安裝西門(mén)子組態(tài)監(jiān)控軟件WINCC。整條生產(chǎn)線(xiàn)采用兩種總線(xiàn)模式，PLC與機(jī)器人間及PLC與I/O設(shè)備之間采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通訊。PLC與PLC間的通訊全部采用西門(mén)子生產(chǎn)的CP443—1交換機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。

       機(jī)器人和人機(jī)界面采用PROFIBUS通訊協(xié)議，開(kāi)關(guān)、電磁閥、按鈕、指示燈、I/O從站等全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，區(qū)域內(nèi)PLC間的通訊通過(guò)DP/DP Coupler進(jìn)行信號(hào)交換，區(qū)域間的PLC通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。這種總線(xiàn)的組合方式，節(jié)約了大量的接線(xiàn)工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，過(guò)程狀態(tài)顯示、故障報(bào)警信息的顯示，使得整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、維護(hù)方便、可靠性高。

        西門(mén)子的人機(jī)界面HMI為整條生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行與維修提供了強(qiáng)大的保證。在機(jī)器人界面上通過(guò)組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試、人機(jī)界面按操作菜單分為工位平面布置圖見(jiàn)圖2、各設(shè)備狀態(tài)圖見(jiàn)圖3等。人機(jī)界面能夠顯示線(xiàn)內(nèi)的設(shè)備分布狀態(tài)、并用不同的顏色顯示設(shè)備的不同狀態(tài)、如運(yùn)行、停止、故障等信息。子菜單內(nèi)可顯示PLC與I/O的狀態(tài)圖3，顯示變頻器（）、機(jī)器人的故障信息見(jiàn)圖4。當(dāng)有故障時(shí)能自動(dòng)彈出報(bào)警信息，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行記錄進(jìn)行歸檔統(tǒng)計(jì)，保留歷史故障記錄ZAOCHE168.com，為日后維修與點(diǎn)檢設(shè)備時(shí)提供參考依據(jù)。

設(shè)備平面布置圖

設(shè)備狀態(tài)

網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控

設(shè)備故障信息

       所有的操作界面使用西門(mén)子公司的HMI，避免了傳統(tǒng)的面板接線(xiàn)復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、觀察、維修不方便的弊病。在該生產(chǎn)線(xiàn)中成功地應(yīng)用了西門(mén)子公司的SIMATIC產(chǎn)品的技術(shù)，其中Profibus場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。

第三部分 點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)

       在汽車(chē)焊接工藝中，點(diǎn)焊占整車(chē)焊焊接的很大一部分，奇瑞A3自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)焊接系統(tǒng)主要由點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)系統(tǒng)組成。點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器、點(diǎn)焊控制器、自動(dòng)電極修磨機(jī)、自動(dòng)工具交換裝置、氣動(dòng)點(diǎn)焊鉗、水氣供應(yīng)的水氣控制盤(pán)等。

       A3點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)全部采用COMAU工業(yè)機(jī)器人及相關(guān)設(shè)備。這些點(diǎn)焊機(jī)器人通過(guò)控制系統(tǒng)可以進(jìn)行A3兩廂車(chē)型和三箱車(chē)型的自動(dòng)識(shí)別和切換。

焊接機(jī)器人系統(tǒng)

       焊接機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便。點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)的控制方式是：由機(jī)器人控制柜通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)同生產(chǎn)線(xiàn)PLC西門(mén)子控制柜構(gòu)成機(jī)器人焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的點(diǎn)焊控制器、自動(dòng)電極修磨機(jī)、自動(dòng)工具交換裝置、水氣控制盤(pán)等裝置由機(jī)器人控制。機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)上位PLC的車(chē)型信號(hào)輸入來(lái)調(diào)用對(duì)應(yīng)的機(jī)器人焊接程序進(jìn)行車(chē)身裝配焊接。

3.1中頻焊接技術(shù)的應(yīng)用

       為了使A3獲得更加優(yōu)異的碰撞性能，在A3的車(chē)身結(jié)構(gòu)中，大量的采用高強(qiáng)度鋼板，同時(shí)縱梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)采用激光拼焊鋼板，傳統(tǒng)的工頻焊接技術(shù)無(wú)法使得在焊接高強(qiáng)度鋼板時(shí)獲得最好的剪切強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。為了克服工頻焊接技術(shù)的弊病，在車(chē)身下部線(xiàn)采用中頻焊接。在A3線(xiàn)中采用BOSCH中頻焊接控制器和NIMAK的中頻焊鉗。