DeviceNet无线单元在焊装车间的应用

作者：奇瑞汽车股份有限公司 杨世明

欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 去年建设的EMS小车项目属于四期工程焊装车间机械化输送系统的一个单元，于2009年2月开工建设，6月系统正式投入使用。通过电气自动化技术的使用，实现了对系统中定位锁紧、升降、行走以及取件等执行机构的控制，满足了工艺上对该焊装车间生产车型的左、右侧围件，从分装线至主焊线的转接搬运要求。另外，通过人机界面在控制系统中的使用，方便了操作人员对于系统运行状态的监控，使其操作、维修更加简捷直观，从而提高了维修人员对于系统故障的快速分析和解决能力。 主要控制对象 本项目整个控制系统为一条小车输送线，具体包括小车组、升降机构、水平行走机构、取件夹具以及布置于上下件点钢结构上的精确定位锁紧机构等。控制任务包括：利用电机拖动对于升降及行走机构运动过程的实现；通过编码器或光电传感器实现升降或行走机构运动停止的准确定位；结合小车行走机构运动状态，通过对电磁阀的控制，实现定位锁紧机构的动作，对小车进行精确定位和设备运行过程中各种联锁关系和报警的实现。 系统结构与配置 1.地面控制和车载控制 结合产品生产工艺等相关要求，通过对系统的规划设计，其整体控制方案确定为由地面控制和车载控制两部分构建而成。两者控制器的CPU单元均选用了OMRON CJ1G-CPU45H，其具有高速度的任务处理功能和高达120k步的程序容量，256kB的DM存储器和2560点I/O，并有足够的容量用于附加值程序。 2. DeviceNet网络系统 根据系统控制结构的特点，在系统正常运行过程中，上述两者之间有很多重要信息需要进行交换。由于DeviceNet网络系统具有低成本、高可靠性的优点，从而经过认真的考虑和分析后，我们确定以它为信息平台，解决地面控制器主站与车载控制器从站间的通信问题。两控制器均选用了OMRON的CJ1W-DRM21 D-Net通信模块。 3.选择I/O模块 地面主站控制器与车载控制器两者均通过选用开关量16点输入模块CJ1W-ID211以及应用DeviceNet网络，完成对分布于现场的传感器以及升降用旋转编码器的状态信息的采集，同时通过选用16点输出模块CJ1W-OC211以及DeviceNet网络的应用完成了对系统执行机构的控制以及相关状态指示功能的实现。 4.无线传输技术 地面主站控制器与车载从站控制器间的DeviceNet网络以何种形式搭建以及相关联设备的选型成了系统设计后期的工作焦点。一方面考虑到搬运小车在运行过程中采集应用的信号较多，信号传输稳定性要求较高，抗干扰能力要强；另一方面，由于受厂房等因素限制，在工艺布局上，左、右侧围分装线均分布在主焊线同一侧，且两条工艺线的间距较大。由于此工艺布局的特殊性从而出现了搬运小车车组行走距离较长、同侧方向安装空间受限等难点问题。受上述问题限制，无法采用滑触线或者由柔性总线及动力电缆、拖链等组成的拖链系统来实现主从站控制器间的信号传输。并且经预算，以上两种传输介质也同样产生了很高的安装和材料成本。 通过多方面考虑，采用无线传输技术来实现地面主站控制器与车载从站控制器间的信号传输实为最优的解决方案。相对于传统的布线而言，使用无线技术进行数据和信号传输具有以下重要的优势： （1） 传输通过电磁波在空间进行，减少了耗时并且昂贵的安装过程。 （2） 由于天线的发散特性，无线电波可以将自由移动物体，不受地域影响地纳入控制网络。此项解决方案无磨损、耐脏，相对于传统的滑线，在工业自动化控制下有移动设备的应用场合中，无线通信是免维护的通信方案。 通过对OMRON WD30 DeviceNet无线单元相关功能、特点的详细了解，以及对该产品的使用案例认真分析后，我们确定使用WD30来解决地面、移动车载主从站控制器间DeviceNet网络搭建问题的终端解决方案。该设备系统由DeviceNet无线主站WD30-ME和DeviceNet无线从站WD30-SE构成，具备以下功能特点： （1） DeviceNet主站与从站间的通信无需布线。 （2） 无线主站最多3200点（IN 1600点/OUT 1600点），无线从站最多可以与63台从站连接，可带1024点（IN 512点/ OUT 512点）。 （3） 2.4GHz带宽无干扰的电波环境。抗噪声能力很强的SS方式，对于干扰引起的频率的一部分衰减，也可以通过搜集剩余的信号，进行正常通信。通过Diversity功能，抗多种反射干扰。 （4）安装设置和维护简便。 5.本系统中OMRON NS人机界面的选用，通过CX-Designer对监控操作画面的创建，与PLC间串行通信的连接，一方面将系统的输入输出量、故障报警、系统控制模式以及与其他设备系统间的信号交接等重要信息逐一显示在屏幕上，另一方面也实现了其操作控制功能。加强了设备的使用及维修人员对系统的认知性，同时使得其操作、维修更加简便、直观。该EMS小车系统构成如文中图所示。 结束语 值得一提的是，WD30 DeviceNet无线单元设备的选用，较大程度上缩短了系统整体的安装周期。经过15天的安装调试，EMS小车系统就正式投入使用了。 此次工程面临试运行周期短，投入生产使用后日运转时间长、频次高的环境，在连续3个半月的生产运行过程中，EMS小车系统与公司同类型系统相比，突出了运行平稳、故障率较低以及自动化程度较高的特点，极大地提高了生产效率。证明了WD30 DeviceNet无线单元在自动化领域具有很好的推广价值。 (end)

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