文元雄，徐龙艳 ，许 辉

（1.湖北汽车工业学院 电气与信息工程学院，湖北 十堰442002；2.襄樊风神汽车有限公司，湖北 襄樊441000）

天籁车涂装成品库作为风神涂装车间生产线的重要组成部分，是一种多层存放成品车身的高架系统，主要是起一个缓冲排序和批量生产的功能。它是计算机与信息管理和设备控制集成起来，能按照控制指令要求自动完成成品车身的存储作业，并能对库存的成品车身进行自动管理，达到存储技术的全面自动化。

从结构上可以分为外围设备和库区设备2个部分，外围设备包括一条生产线（精饰点补生产线）以及与总装配线的连接，主要由提升机、移行机、旋转滚床、举升滚床、侧移链和输送链等设备构成；库区设备由举升滚床、侧移链、积放链、停止器等构成。库区部分有2层，每层由7条积放链构成，总共能够存放42辆车身，在其他自动线出现故障时，库区可以起到一个缓冲的作用；在生产过程中，车身的生产顺序和定单上不一致时，通过对车身入、出库的顺序进行排列，使车身的生产顺序满足定单要求。因此，自动化立体仓库是风神公司管理现代化的重要手段之一。

本课题对风神襄樊汽车有限公司的PBS自动线进行设计，使其能按照中央控制室服务器发布的车身同期生产号进行出入库，并能将移动车载信息传送给中央控制室服务器，同时还具备各种调整调试功能，用于单个设备的运行和调试。

1 硬件选型与设计

在PLC系统设计时，重要的一个工作步骤就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型。所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1.1 I/O点数的估算

I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。根据现场实际需求需要1500左右的输入输出点数，为扩展需要应采用输入输出点数在5000左右的PLC。

1.2 存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为1个字），另外再按此数的25%考虑余量。

本课题要求PLC自身计算实现自动选道且同期项目较多，在PLC选型的时候充分考虑到后续项目的进行，如NEPID系统的建立、触摸屏的实现等一系列的功能实现，以及根据客户要求要能随时进行实时监控和调试，以方便技术人员的维修检护。因此本课题的PLC要求是一款运算功能强大，控制方式全面，通信能同时满足Device Net的要求和NEPID系统的建立，支持离线编程方式的大型PLC。且由于控制系统庞大、控制精度较高，因此的PLC的处理速度要求尽可能地快。

根据上述探讨经厂家同意后，最终选择了OMRON公司最新推出的CS1系列产品中，选择型号 CS1H－CPU－65H。

2 软件设计与实现

图1 选道程序设计流程图

立体仓库控制系统是2个基于网络的现场总线控制系统。控制系统由主PLC连接2个Device Net，其中有4组电柜，由总线控制。在2楼出口电柜由远程扩展直接控制，本机上挂以太网用于管理数据和传递车体型号。控制网主要是通过上位机完成对全车间生产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；最上层是Ethernet网络通过Ethernet网络与公司的企业资源管理 （ERP）系统连接，向ERP系统提供整个车的生产数据。现场总线连接单元在总机架上有2个单元模块。

在这次立体仓库的程序设计在大体上分为3个部分：立体仓库入口、立体仓库的存储楼层、立体仓库出口。一共有6个控制电柜、30多个滚床、4个旋转滚床、30个举升滚床、2个提升机、4条侧移链、14条积放链，可以积放近百台车，从根本上解决了涂装车间和总装车间的作业时间不能衔接的问题。库区选道程序设计流程图如图1所示。

3 系统调试与运行

在系统安装完成之后进行了模拟雪橇走道的测试，分别进行了手动和半自动化自动的测试。在手动测试时，发现一些电机线路相序错误，进行了及时调整。在试完手动操作后，采用铁片使接近感应开关有信号输出，完成了自动部分的测试。

在上述测试完成之后进行了空雪橇的模拟生产测试，在首次测试过程中发现了许多感应开关安装高度有误差，使雪橇超过感应开关感应距离，开关无感应信号。经过多次测试之后，使得感应开关位置调整正确。

进行了现场测试，测试结果表明系统能够满足生产要求，根据现场操作人员的建议，还修改了部分PLC和变频器的参数值,使系统运行更加合理。系统实现半自动运行，能够完成自动选道，车身按照选择自动入库和出库。

PLC与中央控制室联网成功后，PLC根据接收到的同期生产号信息，进行自动运算，实现了PLC自动选道入库和出库，完成自动运行。出库时按照同期生产号最小的原则出库，从而满足同期生产号的顺序要求。

4 结 论

立体仓库控制系统自动化程度较高、数据采集量大、控制站多，因此，对系统可靠性的要求较高。设计达到了用户系统的要求。系统投入运行表明，系统设计合理，运行稳定，可靠、灵活地实现了复杂的连锁任务，具有较高的机电一体化水平。同时，该系统的使用，减轻了工人的劳动强度，减少了设备运行的故障，提高了生产效率。

［1］ 骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制 ［M］.北京：科学出版社，2005：166－190.

［2］ 常斗南.可编程序控制器原理、应用及通信基础［M］.北京：机械工业出版社，1997：109－141.

［3］李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2005：200－223.

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