海外输出项目-埃及车身线设备控制系统开发和应用

张瑞静，李丽

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

海外输出项目-埃及车身线设备控制系统开发和应用

张瑞静，李丽

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

为降低海外投资成本及维护成本，车身线设备控制系统开发采用模块化、标准化及分散控制是大趋势。在埃及车身线设备控制采用GuardLogix的PLC及通用软硬件设计标准对现场设备进行模块化标准化控制设计集成，降低了项目投资成本及后期维护成本。

海外项目；控制系统；PLC；硬件设计；软件设计

随着国内汽车行业销售增加幅度日趋缓慢，国内企业纷纷将投资目光投向海外市场。由于海外市场整车进出口关税、运输时间周期长等原因，间接增加了单台出口车辆的投资成本价格。为降低投资成本，公司常以技术出口，即将生产线设计集成调试完成后，以设备出口和技术服务等形式出口，来减低海外单台车的价格。

设备控制系统技术出口需综合考虑海外进口国的运行成本、维护成本、设备稳定性、维护人员的维护技能以及国内的投资成本隐私。本文以公司埃及车身线控制系统开发应用为例，简单介绍海外出口项目设备控制系统的开发以及应用总结。

1　控制系统方案

埃及车身线工艺策略为前车架总成、后车架总成到白车身焊合全部在出口厂完成焊接。其中：（1）前车架总成在前车体区域分4个工位焊接完成，控制采用电控驱动启动元器件完成加紧定位等动作（电控控制），输送采用人工葫芦吊运；（2）后车架总成使用纯气控拼台控制（无电控）；（3）下车体总成到白车身总成焊接完成下线，控制方式与前车体一致。输送方式采用电控控制电磁阀完成气缸举升+人工推拉滚轮滑撬转运至下一工位完成。

综合考虑确定了以上工艺策略和控制任务，埃及车身线控制系统设计的方案，分别确定了控制系统分区、控制系统采用的设备网络以及元器件的选择，即车身线控制按照工艺进行分区控制，设备层网络通讯采用DeviceNet网络通讯协议，软硬件详细设计参考通用设计标准进行设计。详细的控制系统设计如下。

1.1设备控制系统分区设计

根据工艺布局规划，锁定对各个工艺单元进行独立分区控制方案。结合实际埃及车身线工装工艺分布，将本控制系统分为3个工艺区域——前车体区域即前车体1#~4#共4个工位（AA010-AA040）、下车体区域即下车体1#~3#共3个工位（BA010-BA030）和总拼区域即总拼1#~4#共4个工位（LM010-LM040）.详见图1控制系统分区LAYOUT图。

图1　控制系统分区LAYOUT图

1.2控制系统网络设计

由于DeviceNet网络灵活性非常强并且后期维护简单，同时由于DeviceNet网络的开放性，使焊接生产线控制系统的扩展性大大增强，极大地方便了后续的功能拓展[1]。因此综合考虑埃及工厂的人员安全、控制备件及维护人员技能等元素，选用罗克韦尔公司GuardLogix安全PLC，控制网络采用DeviceNet。控制网络的每段网络设计遵循GM标准，即安全设备控制的节点数量不超过10个，普通设备控制的节点数量不超过20个[2]。

1.3元器件选型设计

考虑到出口项目元器件备品备件问题，所有的控制系统元器件均从全球通用采购清单上选取，所有的电缆也都采用预铸接头电缆，方便后续海外进口公司备件的购买及后续线体搬迁恢复和维护。

1.4安全防护系统设计

（1）在人工工位有输送工位的两侧设置安全光栅，在总拼2#（即LM020）侧框移动的工位设置安全激光扫描仪及安全地毯在侧框塔台下方入口左右2侧各设置1个安全门等。

（2）每个工人配备一个双手操作按钮站，按钮站除功能按钮外同时配备紧急停止按钮。

2　控制系统硬件设计

2.1控制系统电源

设备控制系统设计1个配电柜（PDP）对整个系统进行供电。系统的电源分为热电和非热电，其中触摸屏（HMI）、PLC、交换机、主柜内照明灯均使用热电。设备控制系统的电源架构图如图2所示。

图2　控制系统电源架构

2.2控制系统网络布局

根据实际拼台布局，将车身线的设备网络分为3个部分：前车体设备网络、下车体设备网络、总拼设备网络。根据现场模块种类以及数量，本次埃及车身线的前车体区域为2段网络，下车体区域为1段网络，总拼区域为2段网络。以前车体为例，该区域共有2段网络，AA010单独1段网（D3），AA020—AA040在1段网络（D4）。前车体网络布局如图3所示。

图3　前车体网络布局

2.3硬件电路图纸

控制系统的硬件图纸设计应用EPLAN Electric P8软件平台设计，本系统图纸包含配电柜（PDP）、主控制柜（MCP）、触摸屏柜（HMI）、双手按钮站（Runstand）、现场工位的图纸（IP67模块）。

3　控制系统软件设计

应用美国罗克韦尔公司开发的RsLogix5000编程软件和西门子触摸屏TLA portal开发软件进行程序设计，将程序设计为通用的标准化、模块化。

3.1建立程序框架及动作逻辑

埃及车身线控制系统使用1套AB L72S的PLC，对每个区域按照工位进行独立控制。

程序框架任务分为普通任务和安全任务，其中普通任务中按照工位对程序进行划分（如图4）。

图4　程序框架

程序动作逻辑如下：

工位各夹头的动作顺序依据气路动作时序要求进行，工位见输送形式电控控制电磁阀推动气缸举升+人工水平推拉滑撬的形式完成输送。以BA020工位为例：从BA010输送至BA020后，带白车身滑撬的定位锁紧气缸通气锁紧—滑撬锁紧到位后下降—BA020拼台工装固定支撑起白车身—滑撬继续下降到位后打开滑撬锁紧气缸—将空撬拉回至BA010工位—BA020人工开始焊接—焊接完成后按下工作完成—BA020滑撬上升—上升到位后将滑撬输送至BA030工位，本工位循环完成，BA020动作流程如图5所示。

图5　BA020动作流程图

3.2人机交换界面（HMI）及报警

埃及车身线控制应用TLA portal V11软件设计通用标准化的人机交换HMI画面，不仅大大降低了设计调试人员的工作量，人机交换界面简单明了，可操作性强，同时降低了后期维护人员的技能要求。

在本车身线控制系统中应用通用标准模块程序，对控制系统的各种报警进行分级，级别越高则优先在触摸屏上报警行显示，处理高级别报警后则依次逐个显示低级别报警。报警级别依次分别为：系统PFE报警＞安全报警＞通讯报警＞电控模块报警＞夹具状态报警[2]。

3.3安装调试

车身线控制系统安装按照通用标准GCCB1进行安装，安装完成后上电调试验证并完善程序。由于在国内与集成的时候均正确挂有所有电缆的标示标牌，而且埃及车身线控制系统内所有的电缆采用预铸电缆在搬迁至国外二次集成时也相对较快。

4　应用总结

埃及车身线设备控制系统采用通用标准集成，虽然相对于本公司内部的设备控制系统成本高，但是该车身线控制系统突出优点是：程序结构简单明了、系统运行稳定、后期维护成本低、对维护维修的技能要求不高，后期技术支持比较少。因此综合比较系统的性价比较高。

随着越来越多的企业拓展海外业务，海外的技术出口项目也随之增加，海外设备控制系统技术出口项目前期设计规划也非常重要，综合考量出口国家或海外进口企业的设备控制技能水平以及成本控制因素，制定合适的方案非常重要，系统的模块化，标准化是大趋势[3]。

5　结束语

本文介绍了参考通用标准设计的埃及车身线控制系统的设计和应用，其主要特点是：基于GM标准设计，应用罗克韦尔安全PLC集成控制线体设备，将控制系统分为3个部分，每个部分均使用标准化的模块程序，使程序结构清晰，便于掌握，后期维护简单，对维护技能要求不高。该方式可以应用于其他控制系统设计集成。

[1]谭甲凡，黎建辉.基于DeviceNet网络的焊接生产线改造方案[J].南华大学学报，2007，21（3）：35-37.

[2]Baker，Corey.GCCH-1[S].

[3]龙阳阳.汽车白车身焊装生产线的PLC控制系统设计与实现[D].西安：长安大学，2009.

Overseas Export Project-The Body Line of Egypt Control System Develop and Application

ZHANG Rui-jing，LI Li
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

In order to reduce the cost of overseas investment and maintenance cost，vehicle line equipment control system is developed in a modular system，standardization and decentralized control is a major trend.Egypt body line equipment controlled by GuardLogix PLC and general design of hardware and software of standard equipment on the spot of the modular standardization design of integrated control，reduce the project cost and investment maintenance cost.

overseas export project；control system；PLC；hardware design；software design

TP39

A

1672-545X（2016）10-0072-03

2016-07-06

张瑞静（1988-），女，陕西人，本科，助理工程师，研究方向：工程技术（自动化）；李丽（1989-）女，湖北人，本科，助理工程师，研究方向：工程技术。