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摘要：通過對核心四大工藝沖壓、焊裝、涂裝、總裝的認識，深刻理解汽車制造領域的核心工藝。了解汽車的主要構造和具體功能，根據(jù)汽車廠的生產(chǎn)環(huán)境，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的首要條件。針對汽車廠總裝車間生產(chǎn)線的自動輸送控制系統(tǒng)，從系統(tǒng)的硬件、軟件以及系統(tǒng)功能等方面對控制系統(tǒng)進行全面的分析，以滿足汽車生產(chǎn)的工藝需求。

關鍵詞：汽車發(fā)動機；總裝；自動化；輸送；控制系統(tǒng)

0引言

隨著人們生活質量水平的不斷提高，對汽車的需求越來越大，特別是汽車發(fā)動機的總裝生產(chǎn)，其質量直接影響汽車的美觀性和耐腐蝕性。實現(xiàn)對汽車發(fā)動機總裝生產(chǎn)線的自動化控制，對于系統(tǒng)的維護有重要意義。近年來我國的汽車工業(yè)上升迅速，汽車行業(yè)的競爭激烈。發(fā)動機作為汽車制造的關鍵零部件，其制造工藝復雜。要想達到高效的生產(chǎn)，需要有一條水平先進的自動化生產(chǎn)線，生產(chǎn)線的布局好壞直接關系到發(fā)動機整體的質量。當對發(fā)動機工廠進行全新的規(guī)劃時，會受到廠區(qū)使用面積、擴展方向、運輸路線等方面的限制，同時還需要考慮到生產(chǎn)線布局的再次調整問題，不同的設備布局，都會對車間場地的利用率和維修性造成影響，影響今后設備的正常使用。因此，對生產(chǎn)線的布局方式進行合理規(guī)劃，要充分考慮到各方因素對生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率所帶來的影響，選擇合理性更高的布局方式，以幫助企業(yè)獲得最佳的經(jīng)濟效益。文章針對汽車發(fā)動機總裝車間在原有的生產(chǎn)輸送線基礎上，對總裝輸送系統(tǒng)進行自動化升級改造，達到加快生產(chǎn)節(jié)拍，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制與監(jiān)控目的。

1汽車制造的核心工藝流程

1.1沖壓工藝

沖壓是汽車制造的第一道工序，首先將板材切割出適合大小，然后對其進行沖孔和切邊，最后進行沖壓成形。每一個制造部件都有一個特定的模具，只需要將不同的模具安裝到?jīng)_壓機床上，就可以制造出不同的部件，模具的質量好壞直接決定零部件的質量。

1.2焊裝工藝

焊接就是將加工好的材料進行部分加熱，或者將加工好的板材同時進行熱加工和壓力加工，形成初步的車身形狀。在進行車體焊接的過程中，使用最多的焊接方式就是電焊，焊接的質量直接關系到車體的硬度。汽車車體實際上是由薄板材結合所得到的整體部件，當從車間生產(chǎn)完成后的板材出來后，需要在焊裝車間對車身整體進行整合和銜接，因此，焊裝是讓車體成形的一道重要工序。焊裝階段作為決定車體制造質量的重要階段，決定了車體制造的整個過程，汽車的主體作為一個繁雜的結構功能組合件，由上百種板材沖壓工件經(jīng)過焊接合成。車體沖壓得到的工件板材，都具備可焊特性。

1.3涂裝工藝

涂裝工藝具有防腐性和裝飾性的特點，涂裝的工序復雜，對專業(yè)的要求較高。需要保持在不同的環(huán)境下，油漆膜不發(fā)生劣質化和腐蝕，且保持表面的光滑。比較經(jīng)典的涂裝工藝是陰極電泳、中途，在陰極電泳和中途之間，會使用焊接接縫打膠，確保車體的封閉性，達到降噪的效果。面漆之后要在車體的內部打防銹蠟，在外表噴漆，使其具備一定的觀賞性，讓外表沒有微小的顆粒物，且具備較強的抗變形能力。底層漆層具有較好的防生銹和耐腐蝕的特點，黏著力強，不會輕易出現(xiàn)腐銹或者脫落。

1.4總裝工藝

總裝工藝就是將車體、發(fā)動機、變速器、燈、車門等進行拼裝，組成完整的產(chǎn)品。汽車總裝是汽車整個生產(chǎn)流程的最后工序，需要將上百種的部件根據(jù)一定的工藝組成總體，并經(jīng)過嚴格的檢查確定車體是否符合整套工藝流程的標準。一般的成品汽車，都具備較好的驅動效果，可以滿足在繁雜條件下的運輸。汽車成品具有穩(wěn)定牢固、乘坐舒服的特點，可以滿足環(huán)境保護的需求。舒適需求需要通過總裝工藝進行實現(xiàn)。如果花費的金額與做出的成品不成正比，將會影響到汽車的整體質量，因此總裝是確保汽車品質的重要環(huán)節(jié)。

2汽車的主要構造和功能

2.1輸送系統(tǒng)主要設備

大多數(shù)情況下，在進行機械與電氣產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，最重要的生產(chǎn)工序就是裝配工序。裝配工序主要是對機械進行檢測和調整，其目的就是保證每一個部件都可以有一個較好的集成整體，這樣才可以充分發(fā)揮出部件的功能。而總裝就是將不同的零部件按照標準進行組裝，形成一個比較完成的產(chǎn)品，汽車的制作工藝復雜，根據(jù)汽車的具體構造，可以將其分為發(fā)動機、底盤、車身以及電氣等幾個較大的系統(tǒng)組件，如果在一個較大的制造廠中，汽車總成需要在獨立的廠區(qū)進行生產(chǎn)，然后將每一個部件都送到一個總的裝配車間中等待下一步的工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，中型卡車較小的零部件就高達500多種。小型轎車的制造工藝更加精密，很多電器設備相對較為完善，其需要的零部件總成數(shù)量遠遠高于卡車的配件總成數(shù)量，因此在進行汽車總裝時，是一項非常復雜的工作。

2.2汽車輸送系統(tǒng)具體流程

當完成設備制造后，就開始了總裝環(huán)節(jié)。汽車裝配是為了滿足一些基礎性的需求，需要通過輸送設備才能夠完成最終的裝配工作，推動裝配工作的進行，完成一輛成品汽車的制造。當汽車的車身完成涂裝工作后，需要通過滑動式的輸送體系，將整個車身運輸?shù)窖b配的地方進行操作，在升降段會將車身送達最高的位置并進行信號的發(fā)射，然后將信號傳送到其他的停止器中，推動推車機完成工作，并迎接下一個汽車車身的到來。存儲器可以起到清理的功能，針對汽車生產(chǎn)的不同需求，當在存儲區(qū)完成漆后，汽車的車身就需要嚴格按照生產(chǎn)的順序，對總裝線進行輸送。因為存儲區(qū)具備緩沖功能，所以在進行涂裝汽車車身時，空吊具可以讓升降機傳送到緩沖區(qū)，從而實現(xiàn)總裝車間的生產(chǎn)。如果車身沒有達到生產(chǎn)標準，則需要通過分道岔將其運回，并重新進行輸送。輸送系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)中，起到非常關鍵的作用，利用先進的輸送設備，可以更好的推進汽車生產(chǎn)線的自動化操作，從而保證整個系統(tǒng)可以持續(xù)安全的完成所有工序。合理的電氣控制體系可以有助于汽車生產(chǎn)線的自動化功能得到更好的發(fā)揮，推動整個生產(chǎn)線的穩(wěn)定發(fā)展，降低故障率。同時還可以降低事故發(fā)生率，提高生產(chǎn)率，為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益。

2.3自動化控制體系的主要構成

在現(xiàn)代汽車的制造領域中，集中式的生產(chǎn)模式是比較傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式存在一定的不足，如現(xiàn)場導線或配電盤的數(shù)量出現(xiàn)問題，會影響到施工的質量?，F(xiàn)場導線與配電盤的數(shù)量施工較為繁瑣，加之線路較長容易影響操作流程。隨著社會的不斷進步，電腦控制模式逐漸代替了集中式控制模式，全新的體系得到推廣，以PLC為核心，以工業(yè)以太網(wǎng)的形式進行監(jiān)控，讓底層的控制體系可以保持與中間控制體系較高的通訊效果。當前，汽車自動輸送控制體系的構成主要分為三大部分：工業(yè)以太網(wǎng)。作為局域網(wǎng)的分支，以工業(yè)基礎單元為主，與自動化系統(tǒng)進行連接，為工作站提供較為穩(wěn)定的通訊，提高了通訊效率。工業(yè)現(xiàn)場總線。作為雙向控制的數(shù)字體系，可以很好的與系統(tǒng)的現(xiàn)場裝置進行連接，具有較好的控制效果，主要使用的是分布式網(wǎng)絡。PLC控制體系。將制造汽車中的各個環(huán)節(jié)進行有效結合，在現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)體系的幫助下，很好的實現(xiàn)了自動控制管理，從而獲取較好的自動化控制效果。

3總裝控制系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要針對某汽車廠的總裝車間輸送線上位監(jiān)控和運動控制系統(tǒng)，完成車輛在總裝車間的車身傳輸。在該輸送線上設計一套監(jiān)控系統(tǒng)，用于監(jiān)控車間生產(chǎn)計劃，通過監(jiān)控系統(tǒng)，對生產(chǎn)線的設備狀態(tài)進行采集和數(shù)據(jù)分析，從而獲取設備的故障率。通過監(jiān)控系統(tǒng)接收MES系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃，并將生產(chǎn)計劃發(fā)送給PLC，完成現(xiàn)場生產(chǎn)的指導。監(jiān)控系統(tǒng)會與MES系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)生產(chǎn)和保證的協(xié)調統(tǒng)一，并實時反映現(xiàn)場生產(chǎn)信息的情況，提高生產(chǎn)率。

3.1系統(tǒng)結構

網(wǎng)絡整體框架結構如圖1所示?，F(xiàn)場工業(yè)以太網(wǎng)采用多模光纖和電氣就兩種結構將所有設備進行連接誒，多模光纖允許在不同模式下進行傳輸，因為多模光纖的芯徑較大，因此可以作為耦合器或者接線器使用。電氣接口一般應用于數(shù)據(jù)傳輸，以網(wǎng)卡接口形式出現(xiàn)。網(wǎng)絡設備中，中控室網(wǎng)絡設備包含WinCC服務器、MSSQLServer數(shù)據(jù)庫服務器、中央歸檔服務器以及中控室交換機等4大設備。WinCC服務器采用IBM工控機，通過以太網(wǎng)卡連接中控交換機，然后工控機會通過SIMATICNET連接網(wǎng)絡終端。終端總線用于連接服務器和客戶機，對于可以安裝多塊網(wǎng)卡的服務器而言，選擇合適的網(wǎng)卡作為終端總線更有利于數(shù)據(jù)傳輸；MSSQLServer數(shù)據(jù)庫服務器采用IBM工控機，通過以太網(wǎng)卡連接到中控室的交換機上，用于存放更MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)；中央歸檔服務器采用IBM工控機，用于存放歸檔數(shù)據(jù)；中控室交換機，通過中控室交換機將現(xiàn)場的網(wǎng)絡以及其他設備進行連接。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡結構如圖2所示?，F(xiàn)場交換機與中控交換機之間的交換主要采用多模光纖進行連接，其連接速率高，交換機的下層通過電氣接口進行連接；現(xiàn)場設備中包含了PLC、Panel、LinePC等，現(xiàn)場總線在傳輸距離上容易受到一定的限制，當設置的傳輸速率為9.6kbps時，傳輸?shù)木嚯x較快。對于距離較長的設備連接，需要使用中繼器進行信號的放大，中繼器會將兩個以上的現(xiàn)場總線進行連接，這樣的目的是為了拓展網(wǎng)絡的成功度，提供信號之間的緩沖，起到隔離的效果。圖2展示了在現(xiàn)場的PLC設備網(wǎng)絡的連接情況，每一個PLC都為其配置了工業(yè)以太網(wǎng)交換機。工業(yè)以太網(wǎng)交換機通過光纖進行連接，PLC通過ProfiNet連接交換機和上位機；現(xiàn)場ET200通過現(xiàn)場總線連接PLC。讓信號在總線上進行傳輸時，信號的強弱度會隨著距離的增加而發(fā)生變化，當把另一個節(jié)點連接到總線上時，會出發(fā)信號反射，從而對信號產(chǎn)生較大的影響。因此對于一定長度的總線，需要從設備、分支電路以及長度等多個方面進行考慮。

3.2系統(tǒng)功能實現(xiàn)

對于整條輸送線而言，主要負責輸送車身在內飾線積和精飾線的輸送，且在輸送的過程中，要保證汽車總裝的安裝工作已經(jīng)完工。如車輪安裝、固定部位安裝、特定工序的安裝等。系統(tǒng)能夠正常運行，都是在PLC的總體控制下進行，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)對系統(tǒng)的通信和信號的傳輸，以保證系統(tǒng)的整體運行效果。3.2.1生產(chǎn)計劃接收。中控室的數(shù)據(jù)庫服務器通過以太網(wǎng)接收MES系統(tǒng)發(fā)出的生產(chǎn)計劃，并將生產(chǎn)計劃存放在本地的數(shù)據(jù)庫中，MES系統(tǒng)有專門的數(shù)據(jù)庫存放生產(chǎn)平臺，當實際生產(chǎn)時，中控室數(shù)據(jù)庫服務器會將MES系統(tǒng)中存放的計劃進行傳輸，通過socket接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的存儲。然后將生產(chǎn)計劃的信息存儲到服務器的特定位置下。當數(shù)據(jù)庫服務器存放生產(chǎn)計劃后，WinCC服務器會根據(jù)車間的生產(chǎn)需要，向數(shù)據(jù)庫服務器提取生產(chǎn)幾乎，并將生產(chǎn)計劃傳輸?shù)絇LC中。3.2.2生產(chǎn)計劃更改。通過WinCC開發(fā)的界面，查看生產(chǎn)計劃。該生產(chǎn)計劃包含計劃和運行的批次。計劃批次表示將沒有下載的PLC中的數(shù)據(jù)存放到服務器中，然后通過人工方式調整生產(chǎn)隊列；運行批次表示將下載完成的PLC加入到正在生產(chǎn)的隊列中，需要注意的一點是運行批次不允許隨意修改生產(chǎn)隊列。沒有下發(fā)到PLC生產(chǎn)批次的用戶，需要通過調整次序的方式變更隊列中數(shù)據(jù)的位置，讓數(shù)據(jù)可以完成上移、下移、刪除、添加、更改的功能。手動調整生產(chǎn)隊列，需要有管理員的同意，具有權限的管理人員，會自動調整隊列，并記錄調整的時間，并將信息統(tǒng)一保存在操作日志中，方便日后的追蹤管理。

4結束語

汽車發(fā)動機總線的自動輸送與控制系統(tǒng)，需要有工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)以及PLC等的集成，讓管理部門進行在線監(jiān)督控制，實現(xiàn)對底層的有效監(jiān)督和控制。車間的數(shù)據(jù)管理體系要時刻與其他控制體系進行有效連接，從而發(fā)揮出重要的作用。現(xiàn)在實時通信的效果很好，對于一些老舊落后的電纜線，可以進行取代，以減輕裝配難度，保證裝配的質量。發(fā)動機的質量在汽車整車制造中地位非常重要，各個工序之間的配合默契度直接關系到發(fā)動機總裝的質量。因此對發(fā)動機總裝線進行自動化控制設備的研究，可以有效提高發(fā)動機的生產(chǎn)效率，為汽車工業(yè)的發(fā)展注入新動力。

作者:臧程程 單位:豪邁集團股份有限公司