汽車涂裝車間全集成自動化系統

　　汽車涂裝車間的目標在于讓市場上銷售的每輛車讓消費者看起來都更加完美，因而，車間的各個工藝環節都必須具備非常高的自動化水平，完善的全方位自動化輸送系統和質量監控系統必不可少。

　　在汽車工業，優化的生產解決方案必不可少，歐寶公司位于德國Ruesselsheim的汽車廠也不例外。

　　Ruesse lsheim汽車廠是歐寶公司在德國的幾個主要生產基地之一，主要進行全新威達(Vectra)系列車型的外部涂裝工作和組裝工作。在歐洲，歐寶的品牌是家庭轎車市場的守護者，威達是歐寶品牌里的一款中堅車系，它以扎實的德系車體工藝質量、組裝品質以及良好的操控性能在市場中廣受認可。

　　良好的制造品質來自于先進的自動化控制技術和工藝設備。20多年來，歐寶公司的Ruessel sheim汽車廠一直高度重視自動化控制技術，無論是涂裝線還是總裝線。該廠采用了各種先進的控制技術——自繼電器控制、遠程機械控制和第一代S5與S7系統，直到現場總線技術與最現代化的Ecofast系統。

　　通過感應式接近開關和地板安裝型信號發生器(右)控制橫向輸送線的運輸板的速度、制動以及定位，輸送機單元的Ecofast電機啟動器(左)的結構符合IP67規定，故可以直接安裝在驅動電機上

　　涂裝車間的TIA

　　該廠的涂裝車間擁有完備的涂裝設備，這些設施占有100多萬m3的封閉式空間，規模相當于一個足球運動場。涂裝車間擁有3500m長的輸送線，其中1200m連接白車身總裝線到涂裝線，約800m用于送走涂裝完畢的汽車，這兩條輸送線之間，還有一條最多可存放426輛汽車的緩沖線。該設施的設計日生產能力為1495輛汽車，如果兩班制運行的話，每小時可以完成108輛汽車涂裝的工作。

　　在如此規模的多層立體涂裝車間底層，有三個返修臺的工位專門負責對有涂裝缺陷的車體進行非常精細的修補，消除諸如微小氣泡等非常細小的缺陷。返修臺在車間的底層，這也是該車間在常規的滾筒輸送線、水平輸送線和鏈式輸送線以外，另設自動化提升裝置的原因。

　　在嚴格的質量體系下，車間的各個工藝環節都必須具備非常高的自動化水平，所以，完善的全方位自動化輸送系統和質量監控系統必不可少。這也正是Ruesselsheim汽車廠的情形，它的涂裝設施采用了傳感器業的最新技術以實現全自動輸送控制。

　　輸送控制系統專門監控車體前往三個返修臺以及隨后返回噴涂車間的輸送工作。車體從上層輸送系統被送上運輸托板后，將在兩層輸送帶之間全自動地進行傳輸。系統的控制器采用一臺SicalisPMC7_CS，以確保安全運轉，并在統一的用戶界面下，透明地監控所有過程。Sicalis平臺統一的運作與診斷方案支持集成化的、快速的安全故障檢測功能，這一點尤為有利。故障安全型SimaticS7-416F以遠程主控制站的形式協調安全保護系統的工作。

　　總體上，該系統的可用性能提高到了99.85%，而且特別值得一提的是，西門子系列自動化設備及傳感器模塊的智能互聯確保了整個涂裝生產流程之間的信息交互以及整個系統的順暢工作與操作安全性，實現了整個自動化系統在生產過程中水平和垂直方向上的集成，能夠減少工程成本，提高生產率，降低生命周期成本——這些都是當今世界對生產成本合理化不可或缺的要求。

　　涂裝車間自動化系統在整體層面上的安全性、可靠性和可用性等體現了“全集成自動化系統(TIA)”的最高水平，堪稱典范。

　　通過Profisafe，激光掃描器直接連接至故障安全型SimaticS7-416F控制器，對卷閘門與橫向輸送機之間的區域進行190°的監控

　　傳感器帶來了工廠革新

　　由于傳感器技術的巨大進步，現代化工廠出現了許多重大的革新。比如在歐寶公司，在提升裝置卷閘門前部安裝有一臺LS4激光掃描器，使它在現場總線級通過Profisafe(故障安全通信總線)直接與ProfibusDP系統的PLC通信，因而能同時利用PLC內集成的防護技術，確保生產安全。

　　LS4激光掃描器是全球第一個在Profisafe總線系統下安裝的裝置，其工作范圍為190°，能監控該范圍內精確劃定的防護區域，這樣，即使在4m以外，也能識別出穿黑衣服的人員，并將警報信息發送至15m以外的人員或目標。

　　在LS4激光掃描器的旁邊，設有三光束類別4光柵以及4個IQ-Sense光傳感器，以實現最好的傳輸線旁操作人員的安全性以及高度的應用靈活性。這里，IQ-Sense光傳感器意味著組合傳感器與控制器以構成系統僅需少量工作。單根雙芯電纜便可同時傳輸動力與數據，實現傳感器/控制器模塊一側的最佳通信。

　　通過IntelliTeach功能檢測新目標便可校準IQ-Sense光傳感器，因此，該傳感器技術的突出優點就是調試工作快捷、方便，且設置參數后就可傳送給其它任何一個傳感器，能更進一步節省時間。此外，IQ-Sense光傳感器還支持按通道對系統進行診斷，因而它也更加安全——它能自動報告斷線、短路、傳感器/模塊失調或故障，有助于避免故障，并將停機時間降至最少。IQ-Sense光傳感器的另一個特點是其提升裝置旁直接設置有兩個C40封裝形式的IQ-Sense光式接近開關，以控制安裝于該處的卷閘門。一旦檢測到車體，傳感器便開始定位并起動系統的電機啟動器。與感應式接近開關不同，這些光電接近開關可以檢測出不同材質的物體，無論是金屬材料還是其他材質。

　　在橫向輸送帶到返修站之間，運輸板上的感應式接近開關必須確保運輸板的準確定位以及必要的加速與制動，為此，輸送帶旁還設置有金屬材質的信號發送器，當運輸板路過時，供接近開關的感應式交變磁場檢測，并觸發相應的PLC發出通知信息。

　　完美結合的成功經驗

　　為了分布式地連接現場各處的傳感器，該廠配置了SimaticET200SF站，它還能通過Profisafe與故障安全型Simatic控制器直接通信。Ecofast程序的智能電機啟動器或變頻器控制著輸送帶單元的驅動電機。該廠采用供電母線對驅動單元供電，而通信用電源則通過ProfibusDP系統提供。故障或工作切換時，可通過電機啟動器安全地切斷各個組和一次回路。目前，歐寶公司還完成了該項功能針對其它應用的標準化工作。

　　通往橫向傳輸機提升裝置的卷閘門處安裝的IQ-Sense光感式接近開關能直接通過控制器方便地進行參數化設置

　　傳感技術與高層過程控制系統的集成由西門子非接觸式MobyI運行識別系統來實現。MobyI系統長期以來就是歐寶公司涂裝設施的標準配置。借助MobyI的數據媒體，監控系統能清晰地識別車身。所用組件防護等級均高達IP67，它帶來的優點極為明顯，能適應非常惡劣的工業環境，因而，電機啟動器無需再安裝在控制柜內，而是可以就近驅動電機直接安裝。

　　歐寶公司相關負責人在描述該項目的成功經驗時說：我們從上到下各個層面上的自動化系統應用都非常成功。現在，這些被采用Profisafe組件(S7-416F、417F和ET200SF)已加入了歐寶公司標準許可組件表，為歐寶公司其它歐洲生產基地的工廠，如Gliwice和Antwerp等工廠使用這些組件建立了基礎。