图1 总装下线处淋雨吹干线

总装车间位于四大车间最末，是构成现代汽车工厂的重要部分。总装车间的自动化控制对于车辆合格下线具有重要作用。

现代汽车工厂具有规模庞大、工艺复杂、自动化程度高及生产条件好等特点，其组成更是由于车型不同和产量不同而千差万别。一个完整的现代汽车工厂主要由四大车间构成，分别为冲压车间、焊装车间、涂装车间和总装车间。总装车间即总装配车间，是将已经涂装好的汽车的各个零部件装配到整车上，最后通过淋雨线密封性实验后下线，完成整个汽车的生产。

总装车间构成

1．总装工艺

总装就是将车身、发动机、变速器、仪表板、车灯和车门等构成整辆车的各零件装配起来生产出整车的过程。现代汽车装配作业中，借助计算机和机械手的帮助，许多工序都实现或部分实现了自动化。但有些工序却难以让机械手操作，例如仪表板和内饰件安装等，耗费人工最多的地方就是内饰件装配。20世纪90年代末开始兴起的组合单元化，即模块化装配方式的采用使得总装生产线上的工序得到简化，生产线缩短，成本大幅度降低。一般的总装车间主要有四大模块，即前围装配模块、仪表板装配模块、车灯装配模块和底盘装配模块。经过各模块装配和各零部件的安装后再经过车轮定位和车灯视野检测等检验调整后，整辆车就可以下线了。

总装车间的基本工艺构成一般包括：车身存储线、内饰线、动力总成线、车门线、仪表线、淋雨线及终检线等，同时还包括许多配套的工艺设备，如发泡机、各种涂胶机器人、各种装配机械手、电动及气动工具（如轮胎装配拧紧机）、底盘打号机和加注设备(制动液、伺服油和清洗液等加注)等。

图2 总装车间二次内饰线

2.控制系统

（1）基本构成

控制系统的划分基本以工艺构成为依据，包括各条生产线的控制系统、中控室控制系统、监控系统及看板系统（Andon系统）等，各系统间既相互独立又相互统一。工厂自动化信息网络可分为以下三层结构：工厂管理级、车间监控级和现场设备级。现场总线是工厂底层设备之间的通信网络，设备网层的控制即通过现场总线系统实现。目前世界上存在着大约40余种现场总线，不过，其在总装车间的应用则主要有DeviceNet、Profibus、InterBus和CCLink等几种，而DeviceNet由于具有低成本性、开放性、可靠性、高效性和操作简单等优点而被更广泛地应用于要求高效实时性的总装车间。本文将以DeviceNet总线系统为重点介绍自动化系统中总装车间的应用。

（2） DeviceNet简介

DeviceNet是一种低成本的通信连接，也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DebiceNet基于CAN技术，传输率为125～500KB/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称“ODVA”）。

图3  DeviceNet结构

总线系统在总装车间的应用

一汽轿车公司总装车间主要用于生产马自达6，车间设备包含积放式悬链、摩擦式滑橇、升降机、升降台、自行小车、板式输送机、提示板系统、中控室系统、各种机器人系统及条码扫描系统等，总线系统采用DeviceNet总线。整个车间系统划分科学，自动化水平高，各种监控设施齐全。

一汽轿车公司总装车间生产线的自动化控制系统依据工艺划分主要分为车身存储线悬挂输送机、一次内饰线滑橇输送机、二次内饰线滑橇输送机、动力总成线系统、车门线悬挂输送机、仪表线和淋雨线板式输送机等几个部分，各个系统采用独立的PLC控制，PLC与现场节点间通信通过DeviceNet总线实现，DeviceNet总线与PLC之间通过DeviceNet总线耦合器进行信号转换。系统起停按钮、系统状态指示、总急停按钮及总急停指示灯等集中在主控制柜上的本地控制通过PLC本地I/O模块实现，PLC本地I/O模块直接连接在PLC框架上，直接与PLC之间进行通信。现场控制模块安装在现场，通过DeviceNet总线与PLC之间进行通信。现场控制根据控制方式的不同，可以分为现场柜内控制（IP20等级）和现场控制（IP67等级）。现场柜内控制一般选用IP20等级的I/O模块，并将其作为DeviceNet总线的从站，对现场柜内的不同控制单元进行检测及控制，如接触器、电机起动器、变频器以及现场手动操作站等。

本系统所使用的变频器选配了DeviceNet接口模块，变频器可以直接作为DeviceNet网络上的一个从站，通过DeviceNet总线直接与PLC进行通信，无需再进行端子配置。

图4 悬挂输送机系统

现场控制又包括现场检测和现场控制，通过直接安装于现场的IP67的I/O模块进行检测与控制，此IP67模块作为DeviceNet现场总线上的一个子站，通过DeviceNet总线与PLC进行通信。现场检测包括到位信号、超程信号、减速信号、不同车型的车型识别信号、分散的急停按钮、各种安全信号、停止器的各种信号、分散的报警系统及连锁信号等分布于现场的各种信号的检测。现场控制包括停止器气缸控制、道岔的气缸控制、液压推车机控制、各种电磁阀控制及报警指示和连锁信号等分布于现场的各种控制单元。本车间各个PLC系统之间的通信通过DeviceNet总线之间进行连锁。每个PLC系统配有以太网模块，并通过以太网连接至中央控制室，实现了中央控制室对现场的监视、控制、故障报警和管理信息交换等信息。同时，每个PLC系统也都独立设置现场监控系统（HMI），HMI作为本PLC系统的一个子站，挂在本系统的DeviceNet总线上，对本系统的工作状态、工作参数和故障信息等进行监控，HMI安装在现场醒目的位置（如位于地面的主控制柜），以便于现场故障维修和生产调度等。

结语

总装车间设备分散、控制点繁多且信息采集量大，如何将车间管理与生产自动化有机结合一直是企业梦寐以求的，在现场总线控制系统出现以后这种理想真正得以高效、低成本地实现。在采用现场总线控制系统后，用于生产管理的局域网能够与用于自动控制的现场总线网络紧密衔接。而且，由于数字化信号本身具有高精度、抗干扰的特性，采用现场总线技术后，控制系统的可靠性也大大提高了。分布于车间的现场总线控制系统中的各个现场设备有足够的自主性，它们彼此之间相互通信，完全可以把各种控制功能分散到各种设备中，从而实现了真正的分布式控制。

当今，以现场总线技术为代表的自动化技术正在被越来越多地应用在总装车间以及整个汽车工厂当中，虽然汽车工厂自动化在我国推广较晚，但由于现场总线技术突出的优点，相信将会得到更加广泛的应用。