Page 179 - 机械设计与制造技术研究

第五章 汽车发动机装配车间设备维护

编程相似的方式来处理和操作数据 , 实现所需的算法。PLC 系统支持多种通信协
议和网络连接方式。

二、汽车制造产线的 PLC 电气控制架构

近几年来，随着中国经济持续增长，居民消费水平持续提高，加上产业政策
的扶持，我国汽车行业呈现快速增长态势，目前已建成较为完整的产业体系，成
为支撑和拉动中国经济的支柱性产业之一。但是在这已经趋于完整的体系中，仍

存在一些关键性的问题。现今汽车制造产线设备电气控制架构以德系控制元件为
核心，关键控制产品与软件知识产权对我国应用层用户完全封锁，目前选用的工
业以太网总线技术对于我国也是同样封闭。在这种封闭的情况下我国汽车企业对
制造产线设备及平台的选择很少，遇到关键的工艺需求时也受到国外技术层面的

限制。因此，建立一套基于国产化 PLC 控制系统的汽车制造产线设备的电气控
制框架是目前针对这种现状相对较好的方案。
（一）当前主流框架概述
汽车制造产线设备电气控制架构随产线引进，多来自欧美标准，部分来自日

系标准架构。主流采用德系产品控制架构，由故障安全型 PLC 做为控制核心，
通过以太网总线协议进行数据传递，达到控制底层执行元件完成工艺步序的任
务。在现有电气控制架构中，主要由电机、工业机器人和气缸等构成作为执行层，
由变频器、伺服驱动器、电机启动器和阀岛等组成的功能元件作为驱动层，执行

结果通过传感器、编码器、光栅、区域扫描仪和视觉系统等感知层设备进行信息
采集，由触摸屏、上件提示屏和仪表界面做为展示层与操作者完成人机交互。执
行层、驱动层、感知层及展示层通过工业以太网总线作为脉络统一由核心控制层
PLC 做为逻辑处理中枢指挥，按照生产工艺要求完成设备动作。目前国内车企大

部分使用的框架都是西门子的硬件设备，包含 PLC、交换机、I/O 模块及变频器等。
软件平台则基于搭配西门子的整套框架选用的 Step7 或者博图等西门子旗下软件。
网络框架也多用基于西门子研发的 Porfinet 框架。
（二）国产化控制架构

国 产 化 电 气 控 制 架 构 的 控 制 核 心 选 用 国 产 PLC， 选 用 Ethernet/IP、
ModbusTCP/IP 和 EtherCAT 总线相结合的开源总线协议完成网络互通，启用国产
变频器做为驱动层核心，搭载国产阀岛、气缸和工业机器人做为执行层元件，国

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