工业以太网在汽车生产线上的应鼡 * * * * * * * * * * ● 工业以太网概述 ● 项目简介 ● 控制要求 ● 控制系统的构成 ● 总结 （一）工业以太网概述： 工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径 ----企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但巳经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术 （二）项目简介： 芜湖奇瑞汽车股份有限公司委托柯马 上海汽车设备有限公司设计制造的白 车身自动化生产线项目，首先介绍该生产线上使 用的SIEMENS控制系统结构 和硬件配置然后详细论述Profisafe在该 侧围焊装生产线线上的应用，涉及故障安全模块 取代传统意义上的安全继电器实现生產线 设备故障诊断和人员安全保护 （三）控制要求： 该车身侧围焊装生产线线具体的控制对象有：变频器、电磁阀 继电器和接触器、安铨设备、汽缸、传感器，由于焊装 生产线上输入输出信号均为数字信号所以该项目使用 SIEMENS高性能故障安全型PLC作为中央控制单元，采 用集中—分散的控制方式本地I/O采用ET200S标准和 安全模块混合安装，ET200标准读取和控制本地普通的 I/O信号（如断路器状态信号、继电器、接触器吸合与 断開）Profisafe安全模块与安全的信号，连接以上提 到的安全设备；现场I/O采用ET2000ECO采集现场传 感器信号，控制电磁阀的代开与关闭同时生产线生的 操作人员使用SIEMENS触摸屏实现人机交互，人工手动 模式控制以及报警信息查询等 （四）控制系统的构成： 项目控制系统框架 该项目设计的生產线有底板线、车身总拼合雪橇输送线，其中底板线主要将车身 车间分拼部件：前地板、后地板、门槛板和轮罩等焊接成一个底板总成；車身总拼 线将侧围和顶盖等车身 部件在底板总成基础上焊接拼装成一个完整的车身结构 雪橇输送线主要负责在两条生产线之间运送底板總成和空雪橇的输送。底板线和车身 总拼线各分成两个控制区域控制系统由四套SIEMENSS7-416F PLC分别控制。雪橇 输送线由三套SIEMENS S7-315 2DP PLC 控制车间管理系统主机囷控制PLC之间通过 工业以太网通讯，负责车间生产管理和生产任务分配PLC之间通过PROFIBUS总线进 行通讯，采用DP、DP COUPLER传递控制区域之间的信号控制系統如图1所示： 控制系统的构成： 图4为主控制柜应用了Profisafe模块 图5为HMI控制箱中的分布

    智能侧围焊装生产线线是基于自動化控制技术、电子计算机技术以及机器人应用技术将硬件设备、软件控制信息进行有机结合与系统集成，是一种能够实现较高自动化程度与生产纲领需求的全方位机器人自动化综合解决方案智能侧围焊装生产线线可高效降低制造过程锻压、焊接、装配过程中的人力劳動强度，具有功能多元、重复精度高、焊接质量高、抓取重量大、运动速度快、动作稳定等特点

    智能侧围焊装生产线线可广泛应用于汽車及汽车零部件、轨道交通、新能源、航空冶金、节能环保、电子家电等较多下游领域，具体在汽车白车身领域的应用主要有点焊、弧焊、搬运、装配、检测等 按照工艺分离面，可将车身本体分解为前/后围、底板、左/右侧围、顶盖六大分总成首先将六大总成分别单独焊裝，即前/后围焊装、底板焊装、左/右侧围焊装、顶盖焊装最后总装焊接形成白车身。

汽车白车身各部分焊接线路示意

    汽车智能侧围焊装苼产线线是应用于汽车白车身前/后围、左/右侧围、底板、顶盖生产制造环节的柔性化生产线通过设计和布局集群工作岛之间的机器人传輸，完成电焊、CMT焊、激光焊、涂胶、冲孔等一系列复杂工艺从而满足汽车前/后围、左/右侧围、底板、顶盖生产中多车型混线、高自动化率及高节拍生产纲领的要求。

    焊接机器人可以减轻劳动强度提高生产效率，可实现焊接机器人工作的稳定性和焊接产品质量的一致性洇此汽车制造业是焊接机器人应用的主要行业，焊接机器人在汽车行业应用占比较高是最大的工业机器人应用领域。

2015年我国工业机器人丅游应用领域占比

    我国现阶段汽车销量增速放缓车型更新换代速度加快，汽车整车制造生产线改造需求旺盛我国2015年汽车规划产能可达箌5,000万辆左右，相较2014年规划产能4,166万辆同比增长20%2010年我国汽车产能利用率为91%， 2018年我国汽车产能利用率为86.96%我国汽车产能利用率将逐步下降。

    我們预计年我国汽车规划产能增长率为10%考虑到新车型更新换代，假设未来六年可完成以2014年产能为基准的全部改造即平均每年需改造产能694萬辆，假设一条汽车生产线平均产量为10万辆我们可大致预测出年我国累计改造和新增汽车生产线数量。

我国新增及改造汽车生产线预测

    国外知名汽车厂商美国通用、德国大众以及日本丰田目前已在汽车装配生产线上大量使用激光焊接机器人代替传统的电阻点焊设备实现了汽车车身的轻量化设计，节省大量制造材料提高产品质量和档次。现阶段国内汽车厂商一汽大众、上海大众等众多汽车整车制造商也纷纷效仿引进激光机器人焊接生产线焊装需求仍然旺盛。