在汽車工業(yè),優(yōu)化的生產(chǎn)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。
Ruesselsheim汽車廠是歐寶公司在德國的幾個主要生產(chǎn)基地之一,主要進(jìn)行全新威達(dá)(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(hù)者,威達(dá)是歐寶品牌里的一款中堅車系,它以扎實(shí)的德系車體工藝質(zhì)量、組裝品質(zhì)以及良好的操控性能在市場中廣受認(rèn)可。
良好的制造品質(zhì)來自于先進(jìn)的自動化控制技術(shù)和工藝設(shè)備。20多年來,歐寶公司的Ruesselsheim汽車廠一直高度重視自動化控制技術(shù),無論是涂裝線還是總裝線。該廠采用了各種先進(jìn)的控制技術(shù)——自繼電器控制、遠(yuǎn)程機(jī)械控制和第一代 S5 與 S7 系統(tǒng),直到現(xiàn)場總線技術(shù)與最現(xiàn)代化的 Ecofast 系統(tǒng)。
通過感應(yīng)式接近開關(guān)和地板安裝型信號發(fā)生器(右)控制橫向輸送線的運(yùn)輸板的速度、制動以及定位,輸送機(jī)單元的 Ecofast 電機(jī)啟動器(左)的結(jié)構(gòu)符合 IP 67規(guī)定,故可以直接安裝在驅(qū)動電機(jī)上

涂裝車間的TIA
該廠的涂裝車間擁有完備的涂裝設(shè)備,這些設(shè)施占有100多萬m3的封閉式空間,規(guī)模相當(dāng)于一個足球運(yùn)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(shè)施的設(shè)計日生產(chǎn)能力為 1495 輛汽車,如果兩班制運(yùn)行的話,每小時可以完成108 輛汽車涂裝的工作。
在如此規(guī)模的多層立體涂裝車間底層,有三個返修臺的工位專門負(fù)責(zé)對有涂裝缺陷的車體進(jìn)行非常精細(xì)的修補(bǔ),消除諸如微小氣泡等非常細(xì)小的缺陷。返修臺在車間的底層,這也是該車間在常規(guī)的滾筒輸送線、水平輸送線和鏈?zhǔn)捷斔途€以外,另設(shè)自動化提升裝置的原因。
在嚴(yán)格的質(zhì)量體系下,車間的各個工藝環(huán)節(jié)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(tǒng)和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)必不可少。這也正是Ruesselsheim 汽車廠的情形,它的涂裝設(shè)施采用了傳感器業(yè)的最新技術(shù)以實(shí)現(xiàn)全自動輸送控制。
輸送控制系統(tǒng)專門監(jiān)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(tǒng)被送上運(yùn)輸托板后,將在兩層輸送帶之間全自動地進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)的控制器采用一臺 Sicalis PMC7_CS,以確保安全運(yùn)轉(zhuǎn),并在統(tǒng)一的用戶界面下,透明地監(jiān)控所有過程。Sicalis平臺統(tǒng)一的運(yùn)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(diǎn)尤為有利。故障安全型 Simatic S7-416F 以遠(yuǎn)程主控制站的形式協(xié)調(diào)安全保護(hù)系統(tǒng)的工作。
總體上,該系統(tǒng)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(shè)備及傳感器模塊的智能互聯(lián)確保了整個涂裝生產(chǎn)流程之間的信息交互以及整個系統(tǒng)的順暢工作與操作安全性,實(shí)現(xiàn)了整個自動化系統(tǒng)在生產(chǎn)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(chǎn)率,降低生命周期成本——這些都是當(dāng)今世界對生產(chǎn)成本合理化不可或缺的要求。涂裝車間自動化系統(tǒng)在整體層面上的安全性、可靠性和可用性等體現(xiàn)了“全集成自動化系統(tǒng)(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 Simatic S7-416F控制器,對卷閘門與橫向輸送機(jī)之間的區(qū)域進(jìn)行 190° 的監(jiān)控

傳感器帶來了工廠革新
由于傳感器技術(shù)的巨大進(jìn)步,現(xiàn)代化工廠出現(xiàn)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(xiàn)場總線級通過 Profisafe(故障安全通信總線)直接與 Profibus DP 系統(tǒng)的PLC通信,因而能同時利用 PLC 內(nèi)集成的防護(hù)技術(shù),確保生產(chǎn)安全。
LS4激光掃描器是全球第一個在Profisafe總線系統(tǒng)下安裝的裝置,其工作范圍為190°,能監(jiān)控該范圍內(nèi)精確劃定的防護(hù)區(qū)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(fā)送至 15m以外的人員或目標(biāo)。
在LS4激光掃描器的旁邊,設(shè)有三光束類別4光柵以及4個 IQ-Sense 光傳感器,以實(shí)現(xiàn)最好的傳輸線旁操作人員的安全性以及高度的應(yīng)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(gòu)成系統(tǒng)僅需少量工作。單根雙芯電纜便可同時傳輸動力與數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)傳感器/控制器模塊一側(cè)的最佳通信。
通過 IntelliTeach 功能檢測新目標(biāo)便可校準(zhǔn) IQ-Sense光傳感器,因此,該傳感器技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)就是調(diào)試工作快捷、方便,且設(shè)置參數(shù)后就可傳送給其它任何一個傳感器,能更進(jìn)一步節(jié)省時間。此外,IQ-Sense光傳感器還支持按通道對系統(tǒng)進(jìn)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(diào)或故障,有助于避免故障,并將停機(jī)時間降至最少。IQ-Sense光傳感器的另一個特點(diǎn)是其提升裝置旁直接設(shè)置有兩個 C40 封裝形式的IQ-Sense 光式接近開關(guān),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(tǒng)的電機(jī)啟動器。與感應(yīng)式接近開關(guān)不同,這些光電接近開關(guān)可以檢測出不同材質(zhì)的物體,無論是金屬材料還是其他材質(zhì)。
在橫向輸送帶到返修站之間,運(yùn)輸板上的感應(yīng)式接近開關(guān)必須確保運(yùn)輸板的準(zhǔn)確定位以及必要的加速與制動,為此,輸送帶旁還設(shè)置有金屬材質(zhì)的信號發(fā)送器,當(dāng)運(yùn)輸板路過時,供接近開關(guān)的感應(yīng)式交變磁場檢測,并觸發(fā)相應(yīng)的 PLC 發(fā)出通知信息。
完美結(jié)合的成功經(jīng)驗(yàn)
為了分布式地連接現(xiàn)場各處的傳感器,該廠配置了Simatic ET 200SF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(jī)啟動器或變頻器控制著輸送帶單元的驅(qū)動電機(jī)。該廠采用供電母線對驅(qū)動單元供電,而通信用電源則通過Profibus DP系統(tǒng)提供。故障或工作切換時,可通過電機(jī)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(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
通往橫向傳輸機(jī)提升裝置的卷閘門處安裝的 IQ-Sense 光感式接近開關(guān)能直接通過控制器方便地進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置

傳感技術(shù)與高層過程控制系統(tǒng)的集成由西門子非接觸式 Moby I運(yùn)行識別系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。Moby I系統(tǒng)長期以來就是歐寶公司涂裝設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)配置。借助 Moby I 的數(shù)據(jù)媒體,監(jiān)控系統(tǒng)能清晰地識別車身。所用組件防護(hù)等級均高達(dá) IP 67,它帶來的優(yōu)點(diǎn)極為明顯,能適應(yīng)非常惡劣的工業(yè)環(huán)境,因而,電機(jī)啟動器無需再安裝在控制柜內(nèi),而是可以就近驅(qū)動電機(jī)直接安裝。
歐寶公司相關(guān)負(fù)責(zé)人在描述該項目的成功經(jīng)驗(yàn)時說:我們從上到下各個層面上的自動化系統(tǒng)應(yīng)用都非常成功?,F(xiàn)在,這些被采用 Profisafe 組件(S7-416F、417F 和 ET 200SF)已加入了歐寶公司標(biāo)準(zhǔn)許可組件表,為歐寶公司其它歐洲生產(chǎn)基地的工廠,如 Gliwice 和 Antwerp等工廠使用這些組件建立了基礎(chǔ)。