1．前言
A3車型是奇瑞公司的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型車型，為打造五星安全品質(zhì)，對該車型提出更加苛刻的質(zhì)量要求。焊裝車身的制造水平提高依賴于先進(jìn)的焊接設(shè)備，公司引進(jìn)柯馬公司的自動化生產(chǎn)線，完成車身下部和車身總成的焊接任務(wù)，以符合更高的焊接質(zhì)量要求。
第一部分 A3自動化生產(chǎn)線設(shè)計綱領(lǐng)
第二部分 電氣控制系統(tǒng)
第三部分 點焊機(jī)器人系統(tǒng)
第四部分 其他系統(tǒng)
4.1 滾床系統(tǒng)
4.2 OPENGATE
4.3 機(jī)械化輸送懸鏈和BUFFER
4.4 車型識別和生產(chǎn)管理系統(tǒng)
4.5 激光檢測系統(tǒng)
4.6 安全系統(tǒng)
第一部分A3自動化生產(chǎn)線設(shè)計綱領(lǐng)
主要負(fù)責(zé)A3三廂和A3兩廂兩種車型白車身總成的生產(chǎn)，下部線和主焊線是混線自動化生產(chǎn)線，年產(chǎn)能約為20萬輛。
車身下部線完成發(fā)動機(jī)倉、前地板、后地板等總成零件的拼裝焊接工作，適應(yīng)車身下部高強(qiáng)度的焊接要求。主要由27臺機(jī)器人完成焊接工作、零件抓取，整條線還包括自動化輸送懸鏈，零件緩存器。
主焊線主要是完成車身下部、側(cè)圍、頂蓋、包裹架等總成的拼裝焊接工作。由滾床、OPENGATE、和31臺機(jī)器人組成。
主焊線OP130工位為在線激光檢測系統(tǒng)，由4臺機(jī)器人帶動激光檢測系統(tǒng)，對車身尺寸關(guān)鍵點進(jìn)行在線檢測。
第二部分 電氣控制系統(tǒng)
A3自動化生產(chǎn)線共有兩個部分組成,分為車身下部線和主焊線,有5條空中輸送線,工藝流程為發(fā)動機(jī)倉、前地板、后地板分別由3條輸送線輸送至車身下部線，車身下部經(jīng)空中輸送至主焊線，然后通過空中輸送線輸送至調(diào)整線。
整條生產(chǎn)線有車型識別系統(tǒng)一套，輥床一套、涂膠設(shè)備8套、COMAU機(jī)器人62臺，采用SICK的安全保護(hù)設(shè)備，采用帶有安全集成功能的CPU 416F-2的西門子PLC?？刂撇糠值牟捎霉I(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS（現(xiàn)場總線）連接，見圖控制部分示意圖。
控制部分示意圖
現(xiàn)場總線PROFIBUS,是用了7層模型的1、2層，精簡的結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)的高速傳輸。主要應(yīng)用于現(xiàn)場分散的I/O設(shè)備。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)由以下幾部分組成（如圖2）：1主控器（PLC）;2現(xiàn)場I/O模塊（ET200S），用于連接各種I/O設(shè)備；3其他智能裝置，如變頻器，觸摸屏等；4.網(wǎng)絡(luò)附件（交換機(jī)等）。它能夠直接完成設(shè)備的順序、連鎖、閉環(huán)控制，完成過程參數(shù)的采集以及報警功能。
PLC下面的從站模塊通過兩條PROFIBUS支路進(jìn)行硬件配置分別有1.MPI網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模塊配置2.DP網(wǎng)絡(luò)的模塊配置。PLC與PLC之間的通訊通過DP/DP COUPLER完成。PLC與PLC之間的通訊通過DP/DP COUPLER完成
兩條自動化生產(chǎn)線和5條空中輸送線由CPU 416－2DP、CPU 315－2DP的13臺西門子PLC控制。PLC可向系統(tǒng)提供分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障點的信息。每條生產(chǎn)采用1臺西門子人機(jī)界面PC870進(jìn)行控制，通過自身的MPI接口與PLC連接，內(nèi)部安裝西門子組態(tài)監(jiān)控軟件WINCC。整條生產(chǎn)線采用兩種總線模式，PLC與機(jī)器人間及PLC與I/O設(shè)備之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊。PLC與PLC間的通訊全部采用西門子生產(chǎn)的CP443—1交換機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。
機(jī)器人和人機(jī)界面采用PROFIBUS通訊協(xié)議，開關(guān)、電磁閥、按鈕、指示燈、I/O從站等全部采用現(xiàn)場總線，區(qū)域內(nèi)PLC間的通訊通過DP/DP Coupler進(jìn)行信號交換，區(qū)域間的PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。這種總線的組合方式，節(jié)約了大量的接線工作，同時實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，過程狀態(tài)顯示、故障報警信息的顯示，使得整個系統(tǒng)操作簡便、維護(hù)方便、可靠性高。
西門子的人機(jī)界面HMI為整條生產(chǎn)線的運(yùn)行與維修提供了強(qiáng)大的保證。在機(jī)器人界面上通過組態(tài)軟件進(jìn)行動態(tài)調(diào)試、人機(jī)界面按操作菜單分為工位平面布置圖見圖2、各設(shè)備狀態(tài)圖見圖3等。人機(jī)界面能夠顯示線內(nèi)的設(shè)備分布狀態(tài)、并用不同的顏色顯示設(shè)備的不同狀態(tài)、如運(yùn)行、停止、故障等信息。子菜單內(nèi)可顯示PLC與I/O的狀態(tài)圖3，顯示變頻器（）、機(jī)器人的故障信息見圖4。當(dāng)有故障時能自動彈出報警信息，并對報警信息進(jìn)行記錄進(jìn)行歸檔統(tǒng)計，保留歷史故障記錄ZAOCHE168.com，為日后維修與點檢設(shè)備時提供參考依據(jù)。
設(shè)備平面布置圖
設(shè)備狀態(tài)
網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控
設(shè)備故障信息
所有的操作界面使用西門子公司的HMI，避免了傳統(tǒng)的面板接線復(fù)雜、勞動強(qiáng)度大、觀察、維修不方便的弊病。在該生產(chǎn)線中成功地應(yīng)用了西門子公司的SIMATIC產(chǎn)品的技術(shù)，其中Profibus場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。
第三部分 點焊機(jī)器人系統(tǒng)
在汽車焊接工藝中，點焊占整車焊焊接的很大一部分，奇瑞A3自動化生產(chǎn)線焊接系統(tǒng)主要由點焊機(jī)器人系統(tǒng)系統(tǒng)組成。點焊機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器、點焊控制器、自動電極修磨機(jī)、自動工具交換裝置、氣動點焊鉗、水氣供應(yīng)的水氣控制盤等。
A3點焊機(jī)器人系統(tǒng)全部采用COMAU工業(yè)機(jī)器人及相關(guān)設(shè)備。這些點焊機(jī)器人通過控制系統(tǒng)可以進(jìn)行A3兩廂車型和三箱車型的自動識別和切換。
焊接機(jī)器人系統(tǒng)
焊接機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，功能強(qiáng)大、操作簡便。點焊機(jī)器人系統(tǒng)的控制方式是：由機(jī)器人控制柜通過通信網(wǎng)絡(luò)同生產(chǎn)線PLC西門子控制柜構(gòu)成機(jī)器人焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的點焊控制器、自動電極修磨機(jī)、自動工具交換裝置、水氣控制盤等裝置由機(jī)器人控制。機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)上位PLC的車型信號輸入來調(diào)用對應(yīng)的機(jī)器人焊接程序進(jìn)行車身裝配焊接。
3.1中頻焊接技術(shù)的應(yīng)用
為了使A3獲得更加優(yōu)異的碰撞性能，在A3的車身結(jié)構(gòu)中，大量的采用高強(qiáng)度鋼板，同時縱梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)采用激光拼焊鋼板，傳統(tǒng)的工頻焊接技術(shù)無法使得在焊接高強(qiáng)度鋼板時獲得最好的剪切強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。為了克服工頻焊接技術(shù)的弊病，在車身下部線采用中頻焊接。在A3線中采用BOSCH中頻焊接控制器和NIMAK的中頻焊鉗。
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