浅谈AB PLC数据交换技术应用

2021-03-29韩金丰高越

汽车实用技术 2021年5期

韩金丰，高越

（1.上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司，辽宁沈阳 110000；2.华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳 110000）

前言

随着汽车行业的发展，汽车的生产规模迅速扩大，自动化技术与设备正在汽车制造行业得到越来越广泛地应用。几乎所有汽车公司，不管是老牌企业还是新造车势力，都在追求提高工厂的自动化和数字化水平。可编程序控制器PLC成为工业控制领域的主流控制设备，并且应用越来越广泛，特别是在汽车制造领域，为汽车的全自动化生产提供可靠保证。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统[1]。

1 PLC控制技术概述

PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机，车间，工厂自动化的核心设备，具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，编程简单，维修方便等优点。随着技术的进步，其控制功能由简单的逻辑控制，顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，成为自动化领域的三大技术支柱（PLC，机器人，CAD/CAM）之一[2]。

2 AB-PLC之间数据通讯技术

AB-PLC之间的数据通讯分为I/O接线、工业控制网通讯、以太网通讯三种方式。

2.1 I/O接线方式

将需要传递的信号，通过PLC系统下的I/O模块，以bool量的形式进行数据交换。此种方式传输数据量有限，传输距离小，并且为确保安全需要进行两套系统间的电气隔离。在生产实际应用中，部分安全信号采用此种方式进行相邻PLC之间的安全互锁。

2.2 工业控制网通讯

AB-PLC支持多种系统网络类型，此处以 DeviceNet网络为例。在AB公司的对应产品中，有IP67等级的现场数据交互模块 FDN-DN1。此模块可同时接入两套 PLC系统的DeviceNet网络，在两套PLC的DeviceNet网络中分别对模块进行配置，完成后实现两套 PLC之间的数据通讯。使用DeviceNet网络进行通讯，其通讯速度由网络设置决定，其数据通讯量为128 bytes；DeviceNet网络线缆长度要求如表1所示，此方式仅使用于距离相隔较近的PLC之间的通讯。

表1 DeviceNet网络线缆要求

2.3 以太网通讯

随着网络技术的发展，以太网在工业控制系统中得到广泛地应用。AB-PLC通过安装以太网通讯模块可以接入工业以太网。通过以太网进行 PLC之间数据通讯有生产者/消费者标签模式和MSG指令编程模式两种方法。

2.3.1 PLC之间建立生产者/消费者模式

借助RSlogix5000软件分别在两套PLC的在全局变量下组态生产者与消费者标签，在网络组态中添加伙伴站，控制器名称要与所连接的生产者控制器名称一致，网络的IP地址也要一致。在组态消费者标签时组态生产者站点和变量名，组态好后会在标签内“基本tag”下显示相对应生产者标签属性。配置完成后无需编写程序即可完成 PLC之间的数据通讯。

2.3.2 MSG指令编程通讯模式

MSG 指令可从网络中的另一个模块异步读取数据块或向其异步写入数据块。MSG指令编写之前，要建立数据类型为MESSAGE结构的标签，每一条MSG指令都要分配一个标签，这个标签记录本条指令的通讯状态和执行情况。在程序中编写 MSG指令后，对指令进行配置，配置内容包含传送信息的类型、位置、长度，以及通讯路径。配置完成MSG指令后，就可以进行PLC之间的数据通讯。

3 汽车白车身制造中实际应用

白车身生产过程就是各个零部件合拼焊接的过程。随着自动化技术在焊装车间的广泛应用，零部件均使用自动输送设备运送到制定位置，由机器人自动抓取并进行拼合安装。以前臂梁零件安装工位为例，员工需要按主线实际车型队列，提前将前臂梁安放到自动输送设备上，减少工位运行时间、提升上料人员工作效率。前臂梁安装工位布局如图1所示。

图1 前臂梁安装工位布局图

生产队列数据的传递距离较远，故实际采用以太网MSG指令方式完成。按工艺生产需求，需要提前22个生产工位读取生产队列信息，在程序中编写MSG指令，并按PLC实际状态进行路径配置。将读取到的生产车型信息存储到制定的堆栈中，并显示在工位指示屏上指导员工上料。当员工每完成一次上料工作，并检测与需求车型一致时，进行一次出栈逻辑。通过生产队列的提前传递，实现集中批量上料，将员工从上料等待中解放出来用以完成其他工作，提升人员的工作效率。实际运行下来数据传输稳定，效果明显。