2005年，上汽通用五菱股份有限公司耗資5個億建成了國內最大的西部涂裝車間。該車間的電氣控制系統基于北美通用汽車的CCH1和CCS2標準設計、制造、安裝完成。先進的生產線、一流的電控產品以及標準化的應用軟件，不僅確保了涂裝車間的安全生產，而且最大限度地滿足了柔性化生產的需求。

電氣組成

西部涂裝車間（簡稱西涂）電氣控制系統的網絡分為兩層構架，上層控制系統通過以太網EtherNet連接，下層受控系統通過設備網（DeviceNet）連接。

1. 上層控制系統（見圖1）

圖1 上層控制系統結構圖

上層控制系統設備包括四大上位系統及AB的Logix5561系列PLC。四大上位系統分別為：PMC（生產監視控制系統）服務器，用于監控機運設備情況及車間區域車數等；AVI（自動車體識別系統）服務器，用于跟蹤車體及向機器人交換數據等；QAS（暗燈系統） 服務器，用來幫助流水線上的工人在一定生產節拍內、完成質量可靠的汽車裝配任務；PHS（工藝監控系統）服務器，用于監控車間的工藝設備，如前處理、直流源等。

中央控制室的電腦和現場觸摸屏組成網絡，通過以太網傳送數據，監控、管理生產線。

2. 下層受控系統（見圖2）

圖2 下層控制系統結構圖

下層受控系統的方案相對簡單，結構簡潔，維修方便。其主要設備包括：信號采集裝置（AB公司的1794FlexI/O、Turck公司的FDNL8點輸入模塊等）；變頻器（SEW公司MFD系列變頻器），采用分散控制，具有運行可靠、維護方便安全的優點；網橋（Turck公司FDN系列），用于搭建兩臺PLC構架的設備網交換數據的平臺。

下層控制系統采用DEVICENET現場總線技術，具有良好的開放性和完整性，擁有周密的網絡協議；通過設備網線將基站和現場各站點連接成一個整體，保證PLC與子站間的數據讀取和寫入，實現數據信息的共享，從而保證了全線自動化生產、順序啟動和順序停車。
3. 網絡構架

AB公司設計的車間網絡構架通常有三層。上層系統通過以太網EtherNet通信；中間層系統通過控制網ControlNet通信。這里的中間層控制設備通常指的是各子系統的PLC；下層控制系統通過設備網DeviceNet通信。在西涂項目中只用到了以太網和設備網，而據有關人士介紹，北美通用已經有工廠全部采用以太網來控制電控設備。

安全生產第一位

公司時刻把安全生產放在首位，考慮到機運輸送系統的危險性，車間配置了安全門控制系統、光幕控制系統，現場運行停止按鈕、現場急停按鈕、雙通道安全繼電器（Pilz品牌PNOX系列產品）、接觸器構成回路。這些安全防護措施有力地保證了安全有效的生產。

在此，我們以面涂噴房出口升降機的區域為例，簡要介紹一下主控柜的現場安全保護回路。

主控制柜的安全保護回路邏輯圖由三部分組成，見圖3。當現場的緊急停止按鈕或光幕、安全門動作時，現場的380V動力電和24V直流安全電自動斷開；當現場的運行停止按鈕動作時，現場的24V直流安全電斷開。以E800安全繼電器為例，E800的復位回路串聯了兩個接觸器（E828、E832）的常閉點，當現場的緊急停止按鈕拍下時，E800輸出斷開，E828、E832也斷開；恢復緊急停止按鈕，E800有了輸入后檢測復位回路，這時E828、E832必須斷開E800才能復位，以此來檢測E828、E832是否工作正常。

圖3 主控制柜的安全保護回路邏輯圖

滿足柔性化生產需求

由于產銷量持續走高，公司新開發的加長車型在市場上供不應求。在公司東部工廠產能有限這一背景之下，我們在西涂進行了加長車的通過性試驗。

西涂的機運系統是通過滑橇輸送線將車體進行轉接，完成車身的涂裝工藝。在車間通過加長車的過程中我們發現，在車身橇（BDC橇）與電泳橇交接的地方——叉式移栽機（HYZ-1）的叉子與加長車的底座彈簧存在干涉。為此，需要將加長車的位置向輥床工藝方向多移動315mm，見圖4。

圖4 西涂的機運系統，加長車的位置需向輥床工藝方向多移動315mm

為此，需要在輥床上增加新的夾緊裝置，采用電機進行驅動。加長車的運行步驟具體如下：當加長車在旋轉輥床HXG_18到位時，通過光電檢測開關的檢測判斷是加長車后，將加長車送到圖4中的位置，新的夾緊裝置動作，將橇體夾緊，然后進行車身轉移。

這里，我們采用SEW變頻器現場分布式控制電機來驅動夾緊裝置。SEW變頻器（MFD系列）由底座、維修開關、變頻器模塊、總線接口模塊構成。

SEW變頻器由24V直流控制，電纜有4芯線。其中，2芯24V直流電用來供給感應開關用電，另外2芯是直流24V安全電。在主控柜安全保護回路的介紹中我們已經提到，如果安全電消失，變頻器就停止輸出。車間內使用的電機抱閘均為220V直流抱閘線圈，電機中不需要整流塊，因此，從變頻器到電機線纜中的抱閘線已經為直流電。

SEW變頻器的模塊參數直接在模塊上進行調整。本項目調整的參數有最高頻率、最低頻率、加減速時間、允許設備網控制、允許超額功率運行、允許抱閘線圈單獨打開、允許電機快速啟動并通過TH進行熱保護。由于通過設備網控制，需要在總線接口模塊的背面設置該設備的站點。

將變頻器的參數和現場線路接好后，現場的工作就完成了。接下來還需要使用AB公司的軟件RSNetWork對新增設備進行配置。上面的配置完成后，SEW變頻器就可以通過總線與CPU聯系，再更改程序即可投入使用。

標準化的應用軟件

西涂的機運程序是根據北美的通用標準模板而生成的，程序中的每一種設備都對應有標準的模板。

機運程序的生成需要在Excel表格中輸入各機運設備的名稱、順序、區域等，設備的數據類型選用用戶自定義數據類型中已經定義好的數據類型，然后將填好的Excel表導入到Logix5000編程軟件，自動生成程序。對于自動生成的程度，編程人員只需要稍做修改即可投入使用。以加長車改造項目為例，BSG－3（見圖4）的數據類型為用戶自定義數據類型ac－LWP（帶輔助升降臺的輥床），依照標準模版對ac-LWP進行定義。使用時，我們只需要打開Logix5000編程軟件，在User－Defined菜單中調用ac-LWP模塊，自動生成的程度只需稍做改動。