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　　ROCKWELL控制系統(tǒng)在機(jī)器人電動(dòng)汽車邱隘線的軟件控制系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域

　　國(guó)際性金屬加工網(wǎng)

　　一流制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

摘 要:在當(dāng)今的工業(yè)智能化應(yīng)用領(lǐng)域，如前所述當(dāng)晚匯流排技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)軟件控制系統(tǒng)智能化已經(jīng)取代原有的集散掌控控制系統(tǒng)(DCS)，正式成為這一應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)漲板塊。而掌控網(wǎng)/設(shè)備網(wǎng)當(dāng)晚匯流排技術(shù)將會(huì)正式成為未來發(fā)展應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域最DeviceNet 安全可靠PLC 當(dāng)晚匯流排廣的三大當(dāng)晚匯流排技術(shù)之一。該文首先詳細(xì)分析了Rockwell Automation具有四層互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的全分布式掌控控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)規(guī)范，闡述了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)大的機(jī)能，展示了Rockwell Automation互聯(lián)網(wǎng)對(duì)工業(yè)操作過程的掌控方式和掌控特點(diǎn)。機(jī)器人電動(dòng)汽車邱隘線掌控控制系統(tǒng)透過EtherNet/IP同時(shí)實(shí)現(xiàn)煉鐵廠煉鐵廠設(shè)備信息的監(jiān)視，制造管理控制系統(tǒng)(MES)的實(shí)施，制造報(bào)表的管理，透過以DeviceNet為下層互聯(lián)網(wǎng)的當(dāng)晚匯流排同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備掌控，INS13ZDPLC控制系統(tǒng)采用GUARD LOGIX掌控器，軟件控制系統(tǒng)了安全可靠PLC的掌控機(jī)能，主線上所有機(jī)械設(shè)備、機(jī)器人的掌控透過DEVICENET匯流排完成，安全可靠信號(hào)如外旋按鈕、安全可靠光柵、安全可靠掃描器雷達(dá)、安全可靠門控制器透過DEVICENET SAFETY匯流排完成掌控。

　　關(guān)鍵詞:DeviceNet 安全可靠PLC 當(dāng)晚匯流排 電動(dòng)汽車邱隘線 電子電路序掌控器

　　1 引 言

當(dāng)晚匯流排技術(shù)適應(yīng)了工業(yè)掌控控制系統(tǒng)向普遍化、互聯(lián)網(wǎng)化、智能化發(fā)展的方向，它由此產(chǎn)生便正式成為全球工業(yè)智能化技術(shù)的領(lǐng)漲板塊，受到全世界的普遍關(guān)注。Rockwell智能化公司自1971年就開始制造了如前所述DeviceNet當(dāng)晚匯流排的PLC，用作電動(dòng)汽車制造線掌控。隨著公司的發(fā)展，Rockwell在工廠智能化掌控、微處理器、無線電、航天飛機(jī)、一流通訊控制系統(tǒng)和全球定位控制系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域成效顯著。羅克韋爾智能化為使用者提供更多了覆蓋從煉鐵廠級(jí)設(shè)備的掌控到虛擬化制造掌控和信息管理的全方位的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案--互聯(lián)網(wǎng)軟件控制系統(tǒng)智能化為基礎(chǔ)的企業(yè)信息控制系統(tǒng)。如今，羅克韋爾智能化致力于擴(kuò)展如前所述CIP的智能化掌控的產(chǎn)品規(guī)模。CIP是四層互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)，掌控網(wǎng)，和Ether/IP網(wǎng)共享資源的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?，能幫助同時(shí)實(shí)現(xiàn)在一系列設(shè)備上實(shí)現(xiàn)通用掌控、配置、數(shù)據(jù)收集和共享資源。還能為智能化使用者帶來巨大的效益：降低成本，增加可用性，產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)軟件控制系統(tǒng)變得更為輕松，同時(shí)能支持多家分銷商提供更多的設(shè)備的互操作性，提供更多了設(shè)備相連的便利性。

　　1.1 EtherNet/IP 工業(yè)調(diào)制解調(diào)器

EtherNet/IP由兩個(gè)重要的國(guó)際性組織ODVA和ControlNet International于2000年共同面世，是使用TCP/IP協(xié)議的真正意義上的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)調(diào)制解調(diào)器，由此面世已得到了全球百余家分銷商的支持，目前已有上百種EtherNet/IP產(chǎn)品可供使用者選擇，包括操作過程掌控器、PLC、I/O、變頻器、軟安裝程序、視覺產(chǎn)品、條碼掃描器設(shè)備、稱量設(shè)備、水電智能監(jiān)視單元、操作過程總線FF鏈接設(shè)備、交換機(jī)等，并且廣泛應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域于電動(dòng)汽車、食品飲料、水電、化工、水處理、采礦、冶金、建材和輪胎等各個(gè)行業(yè)。

　　1.2 掌控網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)ControlNet

ControlNet如前所述改型CANBUS技術(shù)，能作為溝通邏輯掌控和操作過程掌控控制系統(tǒng)，傳輸速率為5Mbps.掌控網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)是一種高速估值合理互聯(lián)網(wǎng)，用作對(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域公開場(chǎng)合的信息傳輸。它為對(duì)等通訊提供更多實(shí)時(shí)掌控和數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。它作為掌控器和I/O設(shè)備之間的一條高速通訊信道，綜合了現(xiàn)有各種互聯(lián)網(wǎng)的能力。掌控網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的對(duì)外開放互聯(lián)網(wǎng)，它提供更多如下機(jī)能：對(duì)在同一信道上的I/O、實(shí)時(shí)分離式、對(duì)等通訊數(shù)據(jù)流傳輸和編程操作均具有相同的帶寬。對(duì)于離散和連續(xù)操作過程掌控應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域公開場(chǎng)合，均具有估值合理和徐立全機(jī)能。

　　1.3 設(shè)備網(wǎng)當(dāng)晚匯流排DEVICENET

DeviceNet如前所述CANBUS技術(shù)，用作PLC與當(dāng)晚設(shè)備之間的通訊互聯(lián)網(wǎng)。它可相連控制器、拖動(dòng)裝置、固態(tài)過載保護(hù)裝置、條形碼閱讀器、I/O和人機(jī)界面等，傳輸速率為125-500kbps。設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)透過一個(gè)對(duì)外開放的互聯(lián)網(wǎng)，將下層的設(shè)備直接和煉鐵廠級(jí)掌控器相連，而無須透過硬線將它們與I/O模塊相連。世界范圍的150多個(gè)銷售商積極支持密閉式設(shè)備網(wǎng)銷售者協(xié)會(huì)（ODVA）如前所述CAN技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)。這種64個(gè)節(jié)點(diǎn)、多支路的互聯(lián)網(wǎng)，允許用一根電纜去相連500m以內(nèi)的設(shè)備并遠(yuǎn)至使用者的電子電路掌控器，無須用導(dǎo)體把每一個(gè)設(shè)備和一個(gè)I/O機(jī)架相連起來，總之所有這一切能減少導(dǎo)體的費(fèi)用并方便安裝。

　　2 電動(dòng)汽車白底盤邱隘線控制系統(tǒng)

電動(dòng)汽車邱隘線是將各底盤沖壓件裝配、沖壓成白底盤的機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件控制系統(tǒng)制造線，結(jié)構(gòu)上分成天花板線和主拼線，天花板線主要是將前蓋板電控、后蓋板電控、發(fā)動(dòng)機(jī)艙電控沖壓拼合成底盤下部天花板，而主拼線是將天花板線、底盤下部圍、前后頂橫梁、頂蓋組合成一個(gè)完整的白底盤，各工位由相應(yīng)的邱隘夾具、上件控制系統(tǒng)、點(diǎn)焊設(shè)備、輸送控制系統(tǒng)、點(diǎn)焊機(jī)器人、機(jī)器人掌控控制系統(tǒng)及電氣輔助設(shè)備等組成。底盤拼接完成后，透過在線測(cè)量工位完成關(guān)鍵點(diǎn)精度檢測(cè)，并與車型數(shù)模進(jìn)行比較后得出外形尺寸公差，檢查質(zhì)量，然后底盤下線送至調(diào)整線進(jìn)行外觀檢查、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)蓋、行李箱蓋及其他工件的安裝，至此完成了電動(dòng)汽車邱隘的操作過程。

　　(1) 奇瑞電動(dòng)汽車邱隘線項(xiàng)目掌控互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)介紹（見附圖）：

　　該項(xiàng)目是奇瑞新車型的底盤邱隘線控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了新時(shí)代智能化掌控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，整個(gè)邱隘線主要是由51臺(tái)KUKA機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)和相關(guān)機(jī)械設(shè)備組成，輸送設(shè)備包括滾床、往復(fù)桿、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、夾具、EMS小車等，掌控設(shè)備包括7套GUARD LOGIX PLC控制系統(tǒng)及相關(guān)的模塊，附圖是整個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)一套PLC掌控區(qū)域的框架圖。

　　附圖 一套PLC掌控區(qū)域的框架圖

　　(2) 掌控方案介紹

奇瑞電動(dòng)汽車邱隘線控制系統(tǒng)使用了GUARDLOGIX 安全可靠掌控器控制系統(tǒng)作為主掌控器，其綜合了CONTROL LOGIX平臺(tái)使用的高性能和靈活性，軟件控制系統(tǒng)了安全可靠掌控特性的最高等級(jí)（安全可靠軟件控制系統(tǒng)等級(jí)3），編程方法簡(jiǎn)單靈活。點(diǎn)焊機(jī)器人使用德國(guó)KUKA公司KR200系列通用機(jī)器人安裝工頻點(diǎn)焊同時(shí)實(shí)現(xiàn)底盤部件的點(diǎn)焊熔合，機(jī)器人透過PCI接口卡同時(shí)實(shí)現(xiàn)DEVICENET接口的MASTER/SLAVE通訊方式，分布式I/O控制系統(tǒng)采用了1734 POINT IO、1732 ARMOR BLOCK I/O同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備信號(hào)的輸入和輸出掌控，安全可靠回路使用DEVICENET SAFETY匯流排、SAFETY IO模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全可靠信號(hào)的輸入輸出掌控，輸送設(shè)備電機(jī)采用POWER FLEX（40、70、80）系列變頻器透過匯流排掌控，連線簡(jiǎn)潔并減少了差錯(cuò)。制造安全可靠區(qū)域掌控使用了安全可靠光柵、安全可靠雷達(dá)掃描器器、安全可靠毯、安全可靠門控制器等安全設(shè)備同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)晚操作人員的保護(hù)。汽缸、定位銷、鎖緊機(jī)構(gòu)等氣動(dòng)元件使用閥島同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟件控制系統(tǒng)掌控，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65。人機(jī)操作界面使用PANEL VIEW 觸摸屏同時(shí)實(shí)現(xiàn)掌控區(qū)域內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、故障報(bào)警、機(jī)器人狀態(tài)信息的顯示，機(jī)械設(shè)備手動(dòng)操作機(jī)能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

　　(3)主要設(shè)備型號(hào)見附表

　　附表 主要設(shè)備型號(hào)

　　3 結(jié)束語

　　(1)RSLogix5000軟件的如前所述標(biāo)簽TAG的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)使用起來確實(shí)方便,它是真正采用標(biāo)簽技術(shù)尋址的PLC,在上位機(jī)通訊中與PLC邏輯中每個(gè)模件都有唯一的名稱,同一變量能有不同的標(biāo)簽進(jìn)行表示，掌控器的標(biāo)簽對(duì)全部任務(wù)都是可見的,這種方式比傳統(tǒng)的編程軟件提高了效率、減少了繁雜的命名、地址標(biāo)記操作過程。

(2)GUARDLOGIXPLC掌控器軟件控制系統(tǒng)了安全可靠PLC的機(jī)能，編程調(diào)試都在同一套軟件內(nèi)完成，為程序員提供更多了熟悉易用的編程環(huán)境，硬線相連也改變以往需要匯流排接口的方式從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)無縫相連。

　　(3)PID模塊的使用非常的簡(jiǎn)單方便,機(jī)能很完善,包括軟手動(dòng)和硬手動(dòng)的切換、PV-SP跟蹤等機(jī)能,能方便的同時(shí)實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)的無擾切換。

　　(4)AI(4-20mA)I/O模塊對(duì)采樣的數(shù)據(jù)能進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換,不再需要在HMI或PLC邏輯中做量程轉(zhuǎn)換,并且每通道能設(shè)置高低報(bào)警值,從模塊中直接輸出報(bào)警信息。AO(4-20mA 0~10V)模塊透過寫入實(shí)際值即可輸出對(duì)應(yīng)模擬量信號(hào),也能同時(shí)實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。

　　參考文獻(xiàn)

[1]設(shè)備網(wǎng)(DEVICENET)產(chǎn)品概貌 publication DN2.5 ZH-April 1998 4-10

　　[2]Open DeviceNet Vendor Association. DeviceNet Specification，Release 3.0,including Errata 4,April 1,2001

　　[3] Steve Biegacki，Dave Gompel. The application of DeviceNet in process control[J].ISA Transactions，1996，(35):169-176

[4] Rockwell Automation. ControlNet PLC-5 Programmable Controllers Cat.No. 1785-L20C，-L40C User Manual，September 1995

　　[5] Rockwell Automation. DeviceNet System Overview，Apr. 1999 7

　　簡(jiǎn)介

　　陶翔 工程師, 現(xiàn)就職于巨一智能化裝備, 負(fù)責(zé)產(chǎn)品的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域項(xiàng)目開發(fā)。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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