摘要：基于Device Net总线系统的底漆烘干输送自动线控制系统设计项目，是来源于风神襄樊汽车有限公司实际生产需求的发展计划。本论文阐述了此项目设计研制开发全部内容：该项目系统硬件是以Omron PLC 作为主站，用Device Net 现场总线将几种类型多个远程总线模块与主站连接，实现主站PLC对自动线中的多设备的远程实时控制；完成了与底漆悬链上料联锁控制、与底漆烘干炉入口两台读卡机联锁控制；完成了两条底漆烘干炉分合流控制，以及底漆烘干炉各种设备有效控制。实际运行情况表明，该系统大大提高了生产效率，有很高的性价比。
关键词: Device Net ；现场总线； 可编程逻辑控制器； 底漆烘干炉； 控制系统。
1引言
风神襄樊汽车有限公司涂装生产车间底漆烘干输送自动线控制系统，采用的是传统PLC集中控制，该系统精度低、导线用量大、布线复杂、故障率高等诸多缺点；另一方面目前的单底漆烘干炉不能满足产能提高的需要，必须增加底漆烘干输送自动线。随着控制技术、计算机技术、通信技术与网络技术的发展,使自动化系统的结构发生了变革,现场总线技术正是这种变革的产物。Device Net作为符合国际现场总线标准的解决方案，对于各个相关的工业领域的应用，包括汽车，半导体，液晶，化工，钢铁，石油，食品等等行业，扮演着非常重要的角色。Device Net的解决方案（产品）除了可编程控制器之外，还有相当多的传感器，控制元件，运动单元，配合着欧姆龙的Control Link控制方案，可以系统地满足所有工业界应用的需求[1，2，3]。作为自动控制的一部分，利用现场总线对工厂流水线进行控制，具有传统控制所无法比拟的优点。
2 系统构建
2.1 系统结构
利用现场总线技术将PLC与现场耦合模块相联接，使感应开关和光电的开关量成功准确地送入PLC中，完成PLC对载车雪橇的位置跟踪，通过程序反映在触摸屏上（如图1）。通过载车雪橇提供接触信息，PLC自动计算以决定车身搬入底漆烘干炉的功能，完成对相应电机的启停控制。
图1 基于Device Net总线系统的汽车底漆烘干输送自动线控制
2.2系统配置
（1） 总体系统
包含以下几个部分：15台基本滚床，若干辅助滚床，4台旋床，烘干链，积放链。
（2） I/O模块
适配器，数字量输入模块，数字量输出模块，I/O开关输入/输出模块，藕合器。
（3） 26台异步电机及电机过载保护器。
异步电机用于滚床和旋床的驱动，电机过载保护器用来保护电机的运行，防止过载出现故障。
（4）触摸屏、读卡机、Device Net现场总线和OMRON PLC
（5）变频器
9台变频器用来控制滚床和旋床上的电机运转速度，需外加一个DeviceNet接口，方可接上Device Net网络。
（6） 若干开关，在滚床上组成上位开关、占位开关和越位开关。
（7） 电源系统。
2.3 运作流程
根据现场环境和工程计划，我们设计出如图2的设计图。
图2 系统硬件布置图
从上一生产线输送过来的带车雪橇是从高层进入此系统，那么带车雪橇进入1号滚床上层时，该设备上升到高层，接住雪橇，然后下降到低位底漆烘干炉的生产线上。我们在此滚床上设置两个电机，一个控制滚床的上升和下降，一个控制滚床运转。当滚床上升到上位时，带车雪橇与漆烘悬链吊具完全分离，雪橇上到滚床上，滚床下降。滚床下降到位，滚床运转电机启动运行，将带车雪橇通过2号滚床M03输送到3号旋床。带车雪橇上到3号滚床后，系统自动作出判断，将带车雪橇送到旧烘干炉还是新烘干炉。我们预先设定好，送两辆带车雪橇到旧炉，再送一辆带车雪橇到新炉，然后再送两辆到旧炉，依次类推。在3号旋床送入旧烘干炉的过程中设置一个NEPID读卡器，用于读取送入旧烘干炉的带车雪橇的编号和时间，方便记录。在3号滚床送入新烘干炉的过程中同样设置一个读卡器，用于读取送入新烘干炉的带车雪橇的编号和时间。
送往旧烘干炉的带车雪橇，到达GD滚床后，滚床上升，使滚床与烘干炉的烘干链衔接好，然后送入旧烘干炉进行汽车底漆烘干。雪橇完全脱离GD滚床后，GD滚床下降复位。烘干后的小车送出烘干炉，利用滚床送到下一生产线。
送往新烘干炉的带车雪橇，利用5号旋床旋转输送到6号滚床，然后送到新烘干炉中进行底漆烘干。烘干后的小车送到积放链M11上，等待送往下一条生产线。
NEPID读卡器利用以太网与上位机实现通信。为了实现通信控制和现场控制结合在一起工作，实现系统与上位机联网，如图3所示为系统控制连接示意图。所有的控制和请求信息都通过以太网来进行传送，使得达到完全自动化生产管理的目的[4]。
图3系统控制示意图
3 Device Net总线的设置
3.1 Device Net总线的应用优点
（1）它是一种支持多方厂家产品互操作的开放式通讯标准；
（2）能快速方便的安装；
（3）是一种考虑未来的设计，能根据扩展和变化的需要方便的增加功能；
（4）由设备内部的智能机制提高运行效率；
（5）通过数据生成源/消费源通讯结构提供高效的带宽
（6）可不断电的在线对设备组态和增加设备。
Device Net在允许多个复杂设备互连接的同时，允许简单设备的互换性。
3.2 Device Net总线设置
安装并运行OMRON公司的Device Net Configurator软件，在项目中安装从站单元供应商VIPA公司提供的EDS文件，添加相应主站和从站模块到总线中。
确认硬件连接好后，打开工具软件Device Net Configurator ，连接网络，然后下载网络，系统自动显示Device Net 总线所连接的各个设备。
然后根据需要设置设备地址和输入输出字节，每个模块的ID都是可变但是唯一的。设备参数设置好后，在General 菜单下点击Download键，将设置好的设备模块参数传输到PLC中。
Device Net总线模块故障检测位在PLC单元中存放有确切地址，当检测到有总线模块故障，则总线故障代码通过触摸屏自动显示可方便查找故障。
4 与各设备联锁
4.1 与悬链下挂联锁
上一生产线输送过来的带车雪橇是从高层进入此系统，由1号滚床上升接入此输送系统。具体步骤如下：
（1）悬链车先到下挂位置，底漆烘干炉1号滚床后举升。
（2）悬链吊具与车分开，底漆烘干炉1号滚床后下降。
（3）底漆烘干炉1号滚床先放车，1、2号滚床为空时，悬链吊具允许放行。
（4）底漆烘干炉1、2号滚床须加光电检测。
（5）底漆烘干炉与悬链交接处机体急停要能互锁。
4.2 与读卡器联锁
由于我们设定了两个烘干炉，所以在输送过程中，需设置两个NEPID读卡器用来读取分别进入两个烘干炉的带车雪橇。在进入3号旋床上设置一个读卡器，在进入新烘干炉的旋床上设置一个读卡器。
图4为ED OVEN1中读卡器的连接。
图4 ED OVEN1中读卡器的连接
工位动作时序描述：
（1） 雪橇到达NEPID读取滚床位置后，停止；
（2） 雪橇控制系统分出该雪橇前进的方向，当进入OVEN1时，向GLC发出读取请求；
（3） 当该雪橇进入OVEN2时，不发出读取请求，进行正常的雪橇输送控制；
（4） GLC开始读取NEPID卡的信息；
（5） GLC分析读取的信息好坏，并输出OK或NG信号；
（6） 当GLC检测信息有问题，输出NG信号，并发出声光报警信号，通知操作人员处理；
（7） 雪橇控制系统检测OK或NG信号，当NG时，该滚床停止，不做任何动作；
（8） 雪橇控制系统直到检测到OK信号后，控制雪橇前进，并发出清除OK信号给GLC；
ED OVEN2中读卡器的运行过程与ED OVEN1中读卡器运行步骤（4）－（8）相似。
5 触摸屏控制
触摸屏在这项工程中作为人机界面，一共提供了28个画面：电机驱动设备控制、控制区状态视图、变频器参数监控、系统运行参数设置、触摸屏控制区状态视图、系统运行参数显示、系统故障记录、分电柜控制区视图以及一些联锁外围设备控制等。
6 结束语
运行实践表明，该系统在汽车底漆烘干炉输送线自动控制中满足现场工艺要求，系统功能强大、安全可靠、操作灵活，为一汽大众公司创造了明显的经济效益，并大大提高了生产效率、自动化生产水平和管理水平。
参考文献
[1] 骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制.北京:科学出版社,2005
[2] 常斗南.可编程序控制器原理.应用及通信基础. 北京:机械工业出版社,1997
[3] 李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术. 北京:机械工业出版社,2005
[4] 杨鹏,赵琦,孔鑫等.工业以太网的发展及其技术特点.微计算机信息,2006,22(4):32-34
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