文元雄，徐龍艷 ，許 輝

（1.湖北汽車工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，湖北 十堰442002；2.襄樊風(fēng)神汽車有限公司，湖北 襄樊441000）

天籟車涂裝成品庫作為風(fēng)神涂裝車間生產(chǎn)線的重要組成部分，是一種多層存放成品車身的高架系統(tǒng)，主要是起一個(gè)緩沖排序和批量生產(chǎn)的功能。它是計(jì)算機(jī)與信息管理和設(shè)備控制集成起來，能按照控制指令要求自動(dòng)完成成品車身的存儲(chǔ)作業(yè)，并能對(duì)庫存的成品車身進(jìn)行自動(dòng)管理，達(dá)到存儲(chǔ)技術(shù)的全面自動(dòng)化。

從結(jié)構(gòu)上可以分為外圍設(shè)備和庫區(qū)設(shè)備2個(gè)部分，外圍設(shè)備包括一條生產(chǎn)線（精飾點(diǎn)補(bǔ)生產(chǎn)線）以及與總裝配線的連接，主要由提升機(jī)、移行機(jī)、旋轉(zhuǎn)滾床、舉升滾床、側(cè)移鏈和輸送鏈等設(shè)備構(gòu)成；庫區(qū)設(shè)備由舉升滾床、側(cè)移鏈、積放鏈、停止器等構(gòu)成。庫區(qū)部分有2層，每層由7條積放鏈構(gòu)成，總共能夠存放42輛車身，在其他自動(dòng)線出現(xiàn)故障時(shí)，庫區(qū)可以起到一個(gè)緩沖的作用；在生產(chǎn)過程中，車身的生產(chǎn)順序和定單上不一致時(shí)，通過對(duì)車身入、出庫的順序進(jìn)行排列，使車身的生產(chǎn)順序滿足定單要求。因此，自動(dòng)化立體倉庫是風(fēng)神公司管理現(xiàn)代化的重要手段之一。

本課題對(duì)風(fēng)神襄樊汽車有限公司的PBS自動(dòng)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能按照中央控制室服務(wù)器發(fā)布的車身同期生產(chǎn)號(hào)進(jìn)行出入庫，并能將移動(dòng)車載信息傳送給中央控制室服務(wù)器，同時(shí)還具備各種調(diào)整調(diào)試功能，用于單個(gè)設(shè)備的運(yùn)行和調(diào)試。

1 硬件選型與設(shè)計(jì)

在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，重要的一個(gè)工作步驟就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型。所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

1.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算

I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求需要1500左右的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，為擴(kuò)展需要應(yīng)采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)在5000左右的PLC。

1.2 存儲(chǔ)器容量的估算

存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。

存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為1個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

本課題要求PLC自身計(jì)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選道且同期項(xiàng)目較多，在PLC選型的時(shí)候充分考慮到后續(xù)項(xiàng)目的進(jìn)行，如NEPID系統(tǒng)的建立、觸摸屏的實(shí)現(xiàn)等一系列的功能實(shí)現(xiàn)，以及根據(jù)客戶要求要能隨時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)試，以方便技術(shù)人員的維修檢護(hù)。因此本課題的PLC要求是一款運(yùn)算功能強(qiáng)大，控制方式全面，通信能同時(shí)滿足Device Net的要求和NEPID系統(tǒng)的建立，支持離線編程方式的大型PLC。且由于控制系統(tǒng)龐大、控制精度較高，因此的PLC的處理速度要求盡可能地快。

根據(jù)上述探討經(jīng)廠家同意后，最終選擇了OMRON公司最新推出的CS1系列產(chǎn)品中，選擇型號(hào) CS1H－CPU－65H。

2 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖1 選道程序設(shè)計(jì)流程圖

立體倉庫控制系統(tǒng)是2個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由主PLC連接2個(gè)Device Net，其中有4組電柜，由總線控制。在2樓出口電柜由遠(yuǎn)程擴(kuò)展直接控制，本機(jī)上掛以太網(wǎng)用于管理數(shù)據(jù)和傳遞車體型號(hào)?？刂凭W(wǎng)主要是通過上位機(jī)完成對(duì)全車間生產(chǎn)線的在線監(jiān)測(cè)，并向設(shè)備控制層下達(dá)控制指令；最上層是Ethernet網(wǎng)絡(luò)通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)與公司的企業(yè)資源管理 （ERP）系統(tǒng)連接，向ERP系統(tǒng)提供整個(gè)車的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)總線連接單元在總機(jī)架上有2個(gè)單元模塊。

在這次立體倉庫的程序設(shè)計(jì)在大體上分為3個(gè)部分：立體倉庫入口、立體倉庫的存儲(chǔ)樓層、立體倉庫出口。一共有6個(gè)控制電柜、30多個(gè)滾床、4個(gè)旋轉(zhuǎn)滾床、30個(gè)舉升滾床、2個(gè)提升機(jī)、4條側(cè)移鏈、14條積放鏈，可以積放近百臺(tái)車，從根本上解決了涂裝車間和總裝車間的作業(yè)時(shí)間不能銜接的問題。庫區(qū)選道程序設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

在系統(tǒng)安裝完成之后進(jìn)行了模擬雪橇走道的測(cè)試，分別進(jìn)行了手動(dòng)和半自動(dòng)化自動(dòng)的測(cè)試。在手動(dòng)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些電機(jī)線路相序錯(cuò)誤，進(jìn)行了及時(shí)調(diào)整。在試完手動(dòng)操作后，采用鐵片使接近感應(yīng)開關(guān)有信號(hào)輸出，完成了自動(dòng)部分的測(cè)試。

在上述測(cè)試完成之后進(jìn)行了空雪橇的模擬生產(chǎn)測(cè)試，在首次測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)了許多感應(yīng)開關(guān)安裝高度有誤差，使雪橇超過感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)距離，開關(guān)無感應(yīng)信號(hào)。經(jīng)過多次測(cè)試之后，使得感應(yīng)開關(guān)位置調(diào)整正確。

進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的建議，還修改了部分PLC和變頻器的參數(shù)值,使系統(tǒng)運(yùn)行更加合理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)運(yùn)行，能夠完成自動(dòng)選道，車身按照選擇自動(dòng)入庫和出庫。

PLC與中央控制室聯(lián)網(wǎng)成功后，PLC根據(jù)接收到的同期生產(chǎn)號(hào)信息，進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了PLC自動(dòng)選道入庫和出庫，完成自動(dòng)運(yùn)行。出庫時(shí)按照同期生產(chǎn)號(hào)最小的原則出庫，從而滿足同期生產(chǎn)號(hào)的順序要求。

4 結(jié) 論

立體倉庫控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高、數(shù)據(jù)采集量大、控制站多，因此，對(duì)系統(tǒng)可靠性的要求較高。設(shè)計(jì)達(dá)到了用戶系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)投入運(yùn)行表明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠、靈活地實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的連鎖任務(wù)，具有較高的機(jī)電一體化水平。同時(shí)，該系統(tǒng)的使用，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備運(yùn)行的故障，提高了生產(chǎn)效率。

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