一汽自动化及总线技术应用(CC-link)现状130430

一汽自动化及总线技术应用（CC-link）的现状

2013.5.8一、一汽概况二、一汽设备自动化技术发展情况三、一汽主流自动化产品分布情况四、总线系统的应用情况五、三菱自动化产品应用及表现六、CC-link应用案例一、一汽概况

一汽现有职能部门18个，全资子公司28个、控股子公司18个。主营业务板块按领域划分为：研发、乘用车、商用车、毛坯零部件、辅助和衍生经济等六大体系。现有员工13万余人。自主研发与企业核心竞争能力不断提升，形成了卡车、轿车、轻微型车、客车多品种、宽系列的产品格局。拥有解放、红旗、奔腾、夏利、威志等自主品牌和大众、奥迪、丰田、马自达等合资合作品牌。

2012年，一汽集团销售突破264.6万辆，其中，一汽大众产销突破130万辆、一汽丰田销售49.55万辆。从一汽发展的轨迹来看，国内消费是诱因，产品研发是主导，体制改革是推力，而自动化技术的高速发展和应用则成为公司跨越式发展的重要支撑。二、一汽设备自动化技术发展情况一汽几十年来，作为国家汽车制造业的摇篮，一直站在制造技术创新的前沿。一汽建厂六十年来，培养了一代又一代的掌握高精尖技术的人才，并形成了成熟的高新技术应用能力及基础开发能力。

自动化技术在一汽大致经历了这样几个阶段：

继电器逻辑时代：70年代前，一汽基本上是以继电器控制技术为主，最长役龄的设备是53年建厂时，55年前后投产服役的，一直用到90年代初。最大复杂系数的设备是组合机、长城机床厂的仿形车床，大致在30左右。

顺序逻辑时代：70年代和80年代初的十多年，顺序逻辑曾经受到一汽技术人员的追捧，并应用顺序逻辑改造了部分控制系统老旧，且逻辑比较复杂的设备。这个时期的一个特点是，半导体技术的学习和应用在一汽逐步形成热潮，并培养出一批精于电子技术维修的人才。

PLC技术兴起：1983-1984年前后，在STD总线高调进入市场的同时，一汽以发动机厂、底盘厂为先导，率先开始引进PLC技术，主要机型为三菱公司的F系列、西门子的S-115、OMRONC系列等。在十来年的时间内，该技术迅速发展并遍地开花，几乎所有复杂系数超过10的设备，全部被一汽维修人员自主改造。

这期间，培养了大批的PLC技术人才，PLC技术成为一汽集团设备领域的维修入门技能。在这个时期内，集团还自主开发出两款PLC：即发动机厂的YQ-40和机动处的JD-40，验证了集团强有力的自主学习和创新能力。

数控技术时代：一汽引进数控技术大致在1986年，那时一汽变速箱、发动机、底盘厂等作为先行者，率先应用了我国首批数控产品——北京密云研究所的FANUC－3T系统及自主开发产品BS03A系统。以后，陆续以日本法那克、德国西门子系统为主导，不断引进和改造了大批数控设备、加工中心。至今为止，部分子公司发动机生产以加工中心为主体设备，形成加工中心柔性生产线，为汽车产品的快速更新换代奠定了设备技术基础。

作为数控技术的延伸，机器人技术也越来越广泛地应用到整车制造中来。以FCC二工厂为例，就应用了200多台机器人用于车身焊接，机器人还广泛被用于涂胶、喷漆、搬运等领域中。基于高速切削技术的加工中心生产线

网络技术时代：从上世纪90年代后期开始，以启明公司为依托，一汽逐步在集团开始兴起和应用网络信息技术。现场MES系统、质量控制系统、物流配送系统、生产调度系统、网络办公系统、安东系统等各种应用网络系统越来越多地应用到生产领域，并有计划地在集团公司内实现ERP系统普及联网。现在，网络信息技术已经成为承载一汽生产高速运行的必不可少的重要工具。

同一时代的设备底层控制技术也取得了突破性的进展，那就是如雨后春笋般涌现的各类工业现场总线技术，代表性的品牌有日本三菱公司CC-Link、美国AB公司DeviceNet、德国西门子公司Profibus、瑞士菲尼克斯公司InterBus等，成为设备底层的主导交互载体。

整体工厂阶段：这个阶段代表了目前设备技术的最高水平，大致有如下特征：

１、新工厂设计能力普遍不低于20万辆／年，具备高产能的特点，且一次投入大，达几亿到几十亿。

２、工厂各大工艺总体设计，各工序全面兼顾，实现工序之间的内在无缝衔接，大幅度地提升制造质量。

３、柔性化生产线，使产品更新换代改造周期大为缩短。

４、信息技术（网络、总线等）成为设备技术基础载体，信息实时传递，通过中央控制室监视、控制、追溯、管理。

５、车型混流生产。应用物联网技术，车型全程混流生产做到井然有序，不出错误。

６、精益生产。生产组织、物流配送等以最经济的在制品储备完成生产全过程。继电器逻辑顺序逻辑PLC技术数控技术网络技术整体工厂继电器、硬线逻辑半导体电子技术PLC、变频器、位置控制、A/D技术数显、数控、机器人、加工中心总线、MES、质量、物流、生产调度、安东、网络办公、ERP柔性系统、识别系统、照相技术、多层网络、加工中心生产线、整体工厂方案。3万辆10万辆260万辆70年代80年代90年代近10年60年代日本三菱公司品牌也成为支撑一汽技术进步的重要国外高技术品牌之一，为一汽的发展做出了重要贡献。三、一汽主流自动化产品分布情况一汽应用的主流自动化产品大致情况如下，其中绝大部分来自国外品牌，体现了我国自动化产品自主创新的差距。四、总线系统的应用情况公司对总线系统的使用始于1990年前后，大规模应用大致在两个世纪之交。目前总线系统已经广泛应用于控制规模稍大的几乎所有自动化系统中。在用的主要总线系统有：

CAN：经典总线，应用最早，主要用于过程控制；

CC-Link：传统总线，应用规模大；

DeviceNet：传统总线，应用规模大；

ControlNet：应用规模较小；

ProfiBus：传统总线，应用规模最大；

ProfiNet：新兴总线，开始采用;

InterBus：传统总线，应用较少，大众有较多使用；

EtherNet：新兴总线，开始采用；

AS-i：应用较少，个别项目采用。在以上总线系统中，应用规模最大的是ProfiBus、CC-Link、DeviceNet几类总线。五、三菱自动化产品应用及表现1、产品可靠性高这一点，在一汽电力系统供应不良（欠压、波动大、接地不良等）的年代里，已经充分得到验证。在欧美吃不下粗粮（烧板）的时候，三菱产品体现了良好的消化能力。2、价格低廉与美国、欧美产品比，三菱产品有较明显的价格优势。这为三菱提供了强大的竞争力。3、产品性能在低廉的价格面前，产品性能并不输于对手。惟独的“劣势”是在用户心目中，欧美产品可能是鼻祖或正规军，并且标准化、结构化的编程技术更吸引了一部分用户。4、服务灵活，贴近用户有别于其它服务相对模式化的供应商，三菱公司服务比较灵活，比如频繁的走访，免费的软件、资料，快速的支持和响应，与客户的真诚互动等，都给用户良好的印象。六、CC-Link应用案例下面是一汽轿车公司焊装生产线应用CC-Link的案例。（一）项目概述三菱公司执行了焊装M3、D009项目。随着汽车产量的快速提高，生产节拍将越来越快，往往采用大量的焊接和抓取机器人（200多台）、工装夹具、高速滚床、悬挂链等设备，以提升生产节拍。这就使自动化控制要求越来越高。同时，根据我国现行国标安全标准，焊装生产线在很多场合有很高的安全等级，相应的也提升了自动化产品对于安全控制的要求。这次的项目涉及四大部分：M3主焊线、D009地板线、四门二盖线、侧围线。此处着重介绍M3主焊线，其它生产线与主焊线控制雷同。（二）项目设计原则采用集散控制技术。各分工艺区域底层设备由从站PLC进行分区控制，由主站PLC负责集中控制，采集/下发从站PLC数据，并和工厂ERP服务器完成车型及相关数据交互。对典型工艺过程采用FB功能块设计，使控制逻辑更规范。为满足生产节拍、安全性要求，制定如下设计原则：

1、对外部器件使用防护等级IP67的远程I/O采集信号。

2、按工艺区域，一般每10台机器人配置一台PLC，机器人与PLC之间采用CC-LINK通讯。

3、每个PLC配置HMI，简化操作环境。

4、紧急停止、门禁开关、光栅、安全区域扫描信号采用安全PLC或安全继电器采集。

5、高速/普通滚床、转台等，采用变频器变速驱动。

6、有位置精度要求的输送设备采用伺服系统控制。

7、操作盒等I/O相对集中，对环境要求不高的，采用IP20远程模块加装防护盒的形式，以节省成本。（三）工艺与设备结构从设计策略上划分，M3主焊线主要分为如下几类情况：1、信息化控制：

主要指主站PLC从工厂ERP系统获取车型信息，向底层PLC发送指令，及接收底层PLC控制信息并与ERP交互等内容，即集中控制部分。2、输送类控制：

包括上料、下料、返回线、升降机等输送设备的控制。3、焊接区域控制：

包括地板补焊工位、各类焊接工位等主生产区域控制。4、特殊焊接区域控制：

包括人工安装工位、预装工位、主拼工位的控制等。

以上各部分采用不同的控制策略，分述如下。（四）各部分控制策略1、信息化控制由主站PLC完成所有从站PLC的信号采集，这里使用H网通讯，并通过MES模块，将所有从站的信息发送给ERP，通过ERP下达车型信息指令。2、输送类控制工件输送依靠各种形式的滚床输送线输送到指定位置，涉及到的滚床有高速滚床、普通滚床、往复杆、滑台等。（1）上料、下料工位控制方式上、下料工位的主要功能为将工件上线或下线，由放置台、移载台、提升机三个部分组成。上、下料工位各设置PLC柜1个、变频柜一个，工位区域由光栅隔离。PLC通过Profibus通讯协议控制滚床。光栅、安全门、急停信号通过WS安全控制器接入PLC，确保现场安全。通过通讯协议和FB功能块设计控制变频器，实现对输送变速、起停控制，设计更加规范。（2）返回线工位控制方式返回线主要控制滚床，单独设置PLC柜一个，控制方式与上下料类似。3、焊接区域控制焊接区域主要由焊接机器人和各种安全信号划分出的安全区域组成。在这里一般使用总线通讯方式控制机器人，采用安全继电器或安全控制器采集现场安全信号，使用HMI与普通操作盒结合的方式方便现场操作或检修。补接工位：采用了大量的焊接机器人，普遍为200KG，采用CC-LINK通讯。工装夹具：信号采用IP67远程I/O采集，安全信号采用WS安全控制器采集。工装夹具也使用了FB功能块以规范软件设计。预装工位：安装门盖、侧围，焊接固定点，由第4部分的主拼工位进行焊接。预装工位完成对门盖及侧围的固定点焊，单独设置了PLC柜。4、特殊焊接区域控制主要是指主拼工位，其焊接需要一定的同步性。常规需要设置特殊的夹具和焊钳，如果需要车型转换，需要更换不同的夹具。主要有二种做法：一是移行式，将不同的夹具放置在不同轨道，不同车型的车身会通过RFID识别的信号进入不同轨道内。这样做法的优点是车型转换速度快，缺点是占地面积大。另一种是N面转体方式，即在轨道两侧设置可转体夹具装置，实现车型夹具转换，优点是占地面积小，但车型转换时需要旋转转体，降低了生产效率。主拼工位控制方式：本项目主拼工位采用三面转体方式，机器人6台。三面转体采用SV驱动，使用QD75定位模块。单独设置二面PLC柜，并组成独立的设备层子网络。这样的设计改善了主拼工位