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案例頻道CADDY車主焊線是一條貫通式流水線，基本工作過程如圖1所示。全線共7個工位(AFO100-AFO160)，其中，有2個升降機工位(AFO100和AFO160)，1個激光焊自動工位(AFO140)，4個人工工位(AFO110, AFO120, AFO130, AFO150)。線上的手動工位共配有3臺懸掛式點焊機，2臺Fronius的MIG/MAG焊機，1臺懸吊式夾具，1臺SCA的手動涂膠設備。在自動激光焊工位有5臺FANUC機器人，4臺Fronius自動MIG/MAG焊機，2臺FASE電阻焊設備，2套TRUMPF的HL4006D型激光發生設備，3套總成夾具。AFO100是線端，AFO160是線尾。另外，5臺滾床、上線升降機和下線升降機構成一個連續、自動的車身輸送線。每個工位一臺滾床，車身放置在滑撬上，滑撬位于滾床上，滾床轉動帶動滑撬，從而輸送車身。
（1）第一工位AFO100，下部工段的車身底盤通過升降機進入AFO100。
（2）第二工位AFO110，車身底盤從AFO100工位進入本工位滾床，同時，汽車的兩個側圍由本工位兩側的機械輸送設備輸送進入本工位，工人將三部分總成件和上中間連接件簡單拼合在一塊，本工位工作完成。
（3）第三工位AFO120，第二工位完成的車身進入本工位的滾床，本工位的工作包括：在左右側圍的連接件上涂上膠，并且在幾個固定點用懸掛式點焊槍焊住，以為后續自動工位的工作做好準備。
（4）第四工位AFO130，第三工位完成的車身進入本工位的滾床，由工人把汽車頂蓋裝上，之后進入自動工位。
（5）第五工位AFO140，本工位是自動工位，首先由頂部和左右兩側的總成夾具把整個車身固定住，然后開始焊接。機器人先用激光焊接車身側圍和頂蓋接觸部分形成的流水槽，然后更換MIG焊槍，焊車身內部的一些焊點。同時，底盤與側圍下部連接處，通過滾床下部的固定式點焊機焊接在一起。此工位是一個封閉的安全區域，工作完成后其前后門自動打開，完成的車身自動出來，AFO130的車身自動進入。
（6）第六工位AFO150，車身在第五工位工作完成后被送出來，之后由工人檢查焊接效果，根據需要手工補焊一些焊點。
（7）第七工位AFO160也就是升降機工位，上一工位完成的車身進入升降機，通過空中輸送線被送到補焊線。
工藝系統的要求
在人工工位，有手動和自動兩種工作模式。手動時，操作人員根據工藝要求正確操作各種夾具設備，完成工作后輸送設備；自動時，夾具在車身到位后自動動作，操作人員完成工作后，車身被自動輸送到下一工位。
在自動工位，有三種工作模式：手動、單獨運行和自動。在自動激光焊工位有5臺機器人，4臺MIG/MAG焊機，2臺電阻焊設備，2套激光發生設備，3套總成夾具，并且必須保證所有設備同時協調工作。
整條線分為7個安全區域，包括4個手動工位區域、1個自動工位區域和2個升降機區域。同時，對安全區域的監控必須符合德國大眾的安全標準要求，在任何一個工位都能對本工位及全線的安全狀態進行及時監控，并且對生產實時數據實現可視化，即生產人員在生產時可以隨時看到本條線的生產狀態，是生產和質量的管理者。
控制系統的結構和配置
1、CADDY主焊線的控制系統的結構
從網絡角度，整個電控系統可以分為兩層網絡：第一層現場管理網是工業以太網，主要完成編程信息和統計診斷信息的交換及處理工作。服務器、信息可視設備、統計診斷設備、各種編程設備（Fase焊編程設備、激光編程設備和PLC編程設備）、各種控制器（PLC主控制器、激光控制器、Fase控制器、機器人控制器）及操作PC都連接到該層網路。第二層現場控制網是Interbus網，主要完成對現場各種傳感器信號和執行器指令的處理和交換，要求快速準確。各種控制器（PLC主控制器、激光控制器、Fase控制器、機器人控制器）、I/O設備、操作面板及各種執行器（變頻器、夾具、焊鉗）均連接到該網絡。另外，操作計算機可通過PROFIBUS與PLC完成操作信息的通信。
從設備角度，整個電控系統分為三層：第一層設備是管理設備，包括服務器、信息顯示、診斷設備和編程設備；第二層設備是控制器，包括主控制器PLC和其他系統控制器（如激光控制器和機器人焊接控制器）；第三層設備是傳感器和執行器層，包括各種I/O、操作面板、變頻器、執行器和繼電器等。
2 、主控制器的配置
主控制器中PLC是核心設備，它一方面協調控制現場各種設備按照工藝順序要求工作；另一方面它接受編程設備的配置信息，向上層設備發送實時生產信息和設備狀態信息，供上層設備統計、診斷和顯示。CADDY主焊線有輸入信號1865點，輸出信號1561點。由于處理信號量大，因此對PLC性能要求很高。本系統選用的PLC是SIEMENS公司的SIMATC S7-400系列PLC，硬件配置如圖。
PLC硬件配置
系統實現的功能
1、 在人工工位實現的功能
在人工工位，通過SWAC操作面板和操作按鈕，操作人員可以對本工位的設備，如氣源和夾具等設備進行手動操作或者自動控制。通過各種指示裝置和面板的閃亮判斷本工位狀態，包括報警、錯誤的提示，從而進行正常的操作和處理。同時，該系統可以通過操作按鈕對本位進行操作模式切換，以及進行正常的啟動、停止和維修設置操作。在緊急狀態下，操作人員可以通過本工位的急停開關停止本工位和整條線，以保證人身和設備安全。
2、 在自動工位實現的功能
本系統不僅可以通過操作計算機的畫面和各種指示燈監控本工位的設備工作狀態，而且可以通過激光控制計算機，對激光發生器進行編程和診斷，包括對激光器進行啟動、停止等操作。由于操作計算機不僅配置了觸摸屏，而且安裝了STEP7軟件，因此，不僅可以直接點擊畫面上相應的功能按鈕或手動操縱本工位的各種設備，如夾具、吸水泵、滾床等，而且可以在線編程和調試，通過操作按鈕對本位進行操作模式切換，包括對本工位進行正常的啟動、停止和維修設置操作。在緊急狀態下，操作人員也可以通過本工位的急停開關停止本工位和整條線，以保證人身和設備安全。
此外，通過FASE焊接編程計算機，還可以對FASE焊接控制器進行編程和診斷，并顯示其狀態。通過操作計算機的相關機器人畫面，可以對機器人的特有功能進行取舍，如機器人模擬、更換工具、清洗焊槍等。完成本工位復雜多樣的設備協調工作后，還需采用可靠的控制策略，以保證多個機器人在同一狹小空間內工作的同時不出現碰撞。
自動工位的計算機
3、 全線生產信息管理功能
SIEMENS 的LED屏和PLC內嵌SIEMENS的 Sicalis功能，可實現生產信息的可視化和管理，通過SIEMENS的LED顯示屏實時顯示生產線的狀態信息，可使操作人員在任何工位都能看到全線的生產狀況，包括每個工位的工作模式、是否完工以及安全狀態等。PLC內嵌的SIEMENS的Sicalis功能結合診斷和信息統計計算機，通過相應的畫面可以隨時了解本工段生產統計信息，包括目標產量、當前產量、每個工位的工作時間、故障時間、交接班情況等。同時，生產信息還可以通過工業以太網傳送到車間管理網，生產管理人員可以隨時查看目前和歷史生產情況，做出及時、準確的計劃。此外，在Interbus網絡的Gateway模塊，可以和上、下游輸送線的PLC進行信號通信，實現在控制層面上的無縫連接，從而實現車身輸送車間級的全自動。
4、 安全功能
對于人工工位，急停按鈕和SICK公司的Scanner結合，完成對人工工位安全區域的監控；對于自動工位，急停按鈕、SICK公司的Scanner和安全門結合，完成自動工位安全區域的監控。
在實際生產中，CADDY車主焊線穩定可靠，其電控系統采用兩級網絡、三層設備的配置和結構。隨著中國汽車工業的快速發展，尤其對轎車質量和產量的要求不斷提高，汽車裝焊車間電控系統的自動化水平和信息化水平也需要隨之提高。只有采用合理的系統配置和高性價比的自動產品，才能保證生產的安全、高效、優質。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號