CN207154990U - 汽车侧围焊装生产线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车侧围焊装生产线控制系统，侧围线主控制器通过Profibus DP总线依次连接点焊机器人和变频器，与点焊机器人之间交换状态信息并且获取转台的实时位置信息和实时速度信息；变频器通过Profibus DP总线连接转台电气设备远程IO模块，变频器还通过Hiperface协议的通信接口连接编码器，获取电机运行的速度、角度和位置信息。本实用新型保证通讯的实时性和稳定性，实现侧围生产线的实时位置和状态信号的控制和监视，完成精确生产定位和工件传输定位；实时获得转台及其上的电气元件的状态信息，对复杂大型运动设备进行全面的监控，提高了人身安全和设备安全，同时缩短故障诊断的时间。

Description

汽车侧围焊装生产线控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化生产装配领域，具体地说是一种汽车侧围焊装生产线控制系统。

背景技术

在现代化的汽车白车身焊装生产车间内，多条生产线服务于主焊线，其中侧围生产线具有双侧对称输送并且工件繁多的特点，而且每个工位都需要人工介入进行上件工作。

传统侧围生产线各工位间向主线传递工件多为使用往复杆分段输送或者是使用双面转台通过机器人抓放的方式输送。以上两种方式的输送启停多为使用机械式定位销加传感器方式来判断工件是否到位，运动机构启停间的中间状态无法掌握，机器人存在过多停机等待时间，这给生产安全造成隐患并明显的影响生产节拍。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种汽车侧围焊装生产线控制系统，通过转台运动过程中实时获取其位置和状态，提高对应工位机器人的利用率并提高汽车顶盖生产线的生产节拍。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种汽车侧围焊装生产线控制系统，侧围线主控制器通过Profibus DP总线依次连接点焊机器人和变频器，与点焊机器人之间交换状态信息并且获取转台的实时位置信息和实时速度信息；

变频器通过Profibus DP总线连接转台电气设备远程IO模块，变频器还通过Hiperface协议的通信接口连接编码器，获取电机运行的速度、角度和位置信息。

所述点焊机器人有若干台，且首尾顺次通过Profibus DP总线连接。

还包括故障安全型IO模块连接侧围线主控制器，故障安全型IO模块首尾顺次与点焊机器人、变频器和转台电气设备远程IO模块的安全接口相连，转台电气设备远程IO模块的安全接口连接安全设备，安全设备连接故障安全型IO模块。

所述侧围线主控制器为故障安全型PLC。

所述安全设备包括光栅、安全门和急停开关。

所述变频器为匹配转台电机功率，内设Profibus DP接口，支持Hiperface协议通讯的变频器。

所述编码器为支持Hiperface协议通讯的编码器。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型保证通讯的实时性和稳定性，实现侧围生产线主要传输设备运行过程中的实时位置和状态信号的控制和监视，完成精确生产定位和工件传输定位，可以满足生产线的应用要求；

2.本实用新型可以实现生产过程中工作位置的便捷调整，随时根据新的工件更改定位参数，利于生产线改造和维护；

3.本实用新型可以实时获得转台的状态信息并对其进行控制，可以极大优化同工位机器人的协作调度，显著提高生产线的自动化程度和生产节拍；

4.本实用新型可以实时获得转台及其上的电气元件的状态信息，对复杂大型运动设备进行全面的监控，提高了人身安全和设备安全，同时缩短有错误发生时的故障诊断时间。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示为本实用新型的系统结构图。

本实用新型为一种面向汽车白车身侧围焊装生产线控制系统，生产线为左右双侧对称生产，工件通过单侧围生产线的三个工位的转台及三个移动式抓取机器人流向中央主生产线拼接工位。所有机器人控制柜加装Profibus总线接口模块同主控PLC进行通讯，通讯字长预定义256位。转台电机轴编码器使用基于Hipeface协议的多圈绝对值编码器与变频器连接，转台变频器使用SEW大功率产品驱动转台电机并选配Profibus通讯卡与主控PLC通讯，转台上电气元件使用SMC现场IO模块通过Prifibus总线与主控PLC通讯。各总线设备在侧围生产线Profibus总线子网内站号唯一，主站为主控柜中的故障安全型PLC。所有安全元件在主控PLC内部区别于主程序独立编程。

侧围线主控制器为双CPU故障安全型PLC，并挂载故障安全型IO模块通过硬接线连接所有工位的安全门、机器人急停接口、转台变频器急停接口、上件工位操作台及以上设备的急停复位按钮，并于主控制器内单独编写安全程序段，保证人工介入时的人身安全和自动生产时的设备安全。转台运行时实时通过总线向主控PLC反馈状态信息和速度、位置信息，每工位转台在底座末端增加挡块和接触式开关作为机械限位，当转台出现超程或者旋转方向错误等严重情况时及时通过硬线反馈信号至主控制器进行报警并连锁制动周边设备。

双面旋转输送台电机采用德国SEW公司大功率三相异步电机驱动，旋转轴端采用AS7W系列多圈绝对值编码器对转台进行定位，编码器接口形式为Hiperface，通过初次装配时的机械定位标签设置零点，并通过机器人配合进行工作位置标定。转台运行时自身位置和速度信息通过变频器经总线传递给侧围线主控制器。

转台上电气设备接入带有Prifibus接口的远程模块并作为和工位所属机器人平行的从站经Prifibus总线连接至侧围线主控制器。侧围线主控制器对转台所属电气设备协调机器人并根据人工介入情况进行逻辑控制，主控柜安装西门子TP1200触摸屏，人机界面提供图形化界面对各设备状态进行监控，特殊情况下可通过权限认证后使用触摸屏对生产线体进行手动操作。

左右两条侧围生产线与主生产线衔接的末端工位的搬运机器人在输送过程中需要与固定式点焊钳进行补焊工作，并最终将整块汽车侧围板材举升并放置于由主线控制器控制的天车上。为防止两条生产线在衔接工位的设备出现碰撞，此机器人通讯字定义区别于其它工位的点焊和搬运机器人，过程中机器人通过侧围线主控制器经Profibus耦合器与主线控制器进行信号交互。

当有人进入机器人工作半径或进行转台上工件作业时，每个工位唯一的上件位置的安全光栅将遮断信号传递给主控PLC的安全IO模块，经故障安全型PLC的安全程序处理后下发制动信号给对应工位的转台和机器人，包括转台上夹具汽缸控制信号也处于被锁定状态，并且不接受普通程序段内的手动控制模式，防止其他人员违规远程手动操作时的安全事故。

转台电机的电流和频率等运行状态由变频器监控，和生产相关的执行机构实际位置和速度经换算后传递给侧围线主控制器进行监控，侧围线主控制器作为总线网络主站同时负责生产线其他设备的监控并负责生产线自动运行时的流程调度任务。大型旋转台使用编码器并将实时位置通过总线传递给侧围线主控制器后极大提高了定位精度，旋转半径两米的转台末端重复定位精度在2mm以内，可更好匹配机器人的精度进行生产。

左右两个侧围生产线分别具有三个工位，每个工位均由一个传输旋转台和若干台机器人组成。每个工位在设备和总线连接上也具有相同的拓扑结构，各设备的软件、硬件参数设置可以互为备份，便于调试和故障发生时的错误诊断。

Claims (7)

1.一种汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：侧围线主控制器通过Profibus DP总线依次连接点焊机器人和变频器，与点焊机器人之间交换状态信息并且获取转台的实时位置信息和实时速度信息；

变频器通过Profibus DP总线连接转台电气设备远程IO模块，变频器还通过Hiperface协议的通信接口连接编码器，获取电机运行的速度、角度和位置信息。

2.根据权利要求1所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：所述点焊机器人有若干台，且首尾顺次通过Profibus DP总线连接。

3.根据权利要求1所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：还包括故障安全型IO模块连接侧围线主控制器，故障安全型IO模块首尾顺次与点焊机器人、变频器和转台电气设备远程IO模块的安全接口相连，转台电气设备远程IO模块的安全接口连接安全设备，安全设备连接故障安全型IO模块构成双路检测的安全链路。

4.根据权利要求1或3所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：所述侧围线主控制器为故障安全型PLC。

5.根据权利要求3所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：所述安全设备包括光栅、安全门和急停开关。

6.根据权利要求1或3所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：所述变频器为匹配转台电机功率，内设Profibus DP接口，支持Hiperface协议通讯的变频器。

7.根据权利要求1所述的汽车侧围焊装生产线控制系统，其特征在于：所述编码器为支持Hiperface协议通讯的编码器。