我公司的車身焊裝生產(chǎn)線要求每小時生產(chǎn)40臺白車身(40JPH) ，由于生產(chǎn)節(jié)拍高，因此從下車體線到總拼線的輸送系統(tǒng)采用多臺自行小車環(huán)形運轉(zhuǎn)的方式。這種傳統(tǒng)的滑觸線控制方式使自行小車與主控PLC之間信息交換無法通過電纜直接連接來實現(xiàn)，存在數(shù)據(jù)交換信息量受限、可靠性低和電氣安裝復雜等弊端。

      為了避免這種弊端，我們將無線以太網(wǎng)通信技術應用于空中自行小車信息交換方式中，該技術首次在本公司西部車身車間五菱鴻途車身焊裝線環(huán)線空中自行小車輸送控制系統(tǒng)上應用，經(jīng)過兩年的生產(chǎn)驗證，該系統(tǒng)可靠性高、故障率低且維修簡單。

 
圖1 和主控PLC連接的RadioLinx模塊

      本文以五菱鴻途車身焊裝生產(chǎn)線環(huán)線空中自行小車輸送控制系統(tǒng)為例，詳細討論傳統(tǒng)滑觸線和無線以太網(wǎng)通信兩種不同的信息交換方式。

傳統(tǒng)滑觸線信息交換方式

      傳統(tǒng)交換方式是對滑觸線進行分段。在滑觸線的分段內(nèi)，通過集電器上的電刷采集/傳輸信號經(jīng)中間繼電器和主控PLC連接，實現(xiàn)空中自行小車和主控PLC之間的信息交換。這種傳統(tǒng)信息交換方式存在以下幾個弊端：

1. 信息交換量受限

       在實際應用中，一般使用10極（8極）滑觸線進行自行小車和主控PLC之間信息的交換。10級（8極）滑觸線中，電源占用4級，信息交換占用6級（4極）。按照每個工位工藝動作的要求對滑觸線進行分段，工位的工藝要求越多，數(shù)據(jù)交換的信息就越多，滑觸線分段也越多。

       從自行小車采集信號原理圖可以看出，10級的滑觸線分段之后，最多只能滿足19個信號和主控PLC信息交換，且僅可滿足自行小車基本工藝動作的控制，大量的報警信息無法傳送到主控PLC，無法更好地顯示各自行小車的狀態(tài)。若需新增工藝動作，控制工藝動作的信號無法增加，從而使環(huán)線自行小車和主控PLC的信息交換量受到限制。

2. 系統(tǒng)可靠性低

（1）環(huán)形空中自行小車通過集電器上的碳刷在滑觸線上采集/傳輸控制信號。自行小車抓取工件升降的過程中會產(chǎn)生抖動，碳刷隨之也會發(fā)生抖動，造成信號丟失，使系統(tǒng)的可靠性降低。

（2）環(huán)線空中自行小車長期運行后，碳刷和滑觸線磨損，導致碳刷破裂、接觸不良，也會使控制信號丟失。此外，碳刷長期和滑觸線摩擦，大量碳粉會滯留在滑觸線分段處或滑觸線上，造成信號的誤傳輸，使系統(tǒng)的可靠性降低。

 
圖2 和小車PLC連接的RadioLinx模塊

（3）由于空中自行小車工藝動作較多，控制每個工藝動作的信號都需要電纜接入主控PLC，通過碳刷和中間繼電器進行轉(zhuǎn)接，必然造成整個控制系統(tǒng)故障點增多，使系統(tǒng)的可靠性降低。

3. 電氣安裝復雜

       空中自行小車的鋁型軌道大多在空中(離地5m左右)，滑觸線布置在鋁型軌道上，滑觸線上的信號通過電纜接入PLC進行數(shù)據(jù)交換。由于主控PLC大多放在地面，空中自行小車工藝動作較多，控制每個工藝動作的信號也較多，則需要的電纜較多，敷設電纜和橋架等安裝工作比較復雜。

無線以太網(wǎng)信息交換

        為了克服傳統(tǒng)滑觸線數(shù)據(jù)信息交換量受限、系統(tǒng)可靠性低及電氣安裝復雜等缺點，通過大量的調(diào)研和分析，我們把無線以太網(wǎng)通信技術應用在空中自行小車信息交換中，替代傳統(tǒng)的滑觸線信息交換方式，通過無線以太網(wǎng)模塊的發(fā)射/接收信號，與主控PLC進行信息交換。僅需要4級滑觸線即可滿足自行小車電源的使用，用于信息交換的6級（4極）滑觸線可以取消，大大減少了滑觸線的使用數(shù)量。

1. 信息交換無限量

      通過無線以太網(wǎng)通信模塊的發(fā)射/接收數(shù)據(jù)包進行信息交換，系統(tǒng)可以任意地增加所需要的控制信號，信息交換量不再受到限制，大量的故障報警信息可以傳送給主控PLC，從而實現(xiàn)了主控PLC對空中自行小車的實時監(jiān)控，使系統(tǒng)可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)滑觸線方式環(huán)線小車更多的功能。

2. 系統(tǒng)的可靠性高

      無線以太網(wǎng)信息交換方式取消了6級用于信號控制的滑觸線，僅留4級為空中自行小車提供電源。滑觸線和碳刷的減少，避免了自行小車抓取工件上、下抖動和碳刷接觸不良造成的信號丟失，以及碳刷長期與滑觸線摩擦，碳粉滯留在滑觸線分段處或者滑觸線上造成的信號誤傳輸。空中自行小車和主控PLC的信息交換通過無線以太網(wǎng)通信模塊進行交換，無需通過滑觸線和繼電器經(jīng)由電纜和主控PLC交換，使系統(tǒng)的故障點大大較少，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

3. 電氣安裝簡單

      取消了用于信號交換的6極滑觸線，減少了大量的控制電纜的安裝。空中只需要1根網(wǎng)線連接無線以太網(wǎng)模塊和主控PLC，數(shù)據(jù)信息通過安裝在自行小車上的無線以太網(wǎng)發(fā)射/接收模塊和安裝在環(huán)線自行小車的鋁型軌道的無線以太網(wǎng)接收/發(fā)射模塊進行交換，同時也減少了自行小車隨車電控柜和主控柜大量的中間繼電器和I/O模塊的使用，使安裝、接線和維修簡單化。

4. 維護方便

       采用無線以太網(wǎng)通信技術作為信息交換方式的環(huán)線空中自行小車控制系統(tǒng)，控制信號的電纜幾乎比傳統(tǒng)滑觸線信息交換方式減少了90%，故障點大大減少，使系統(tǒng)的硬件連接更加簡單。系統(tǒng)信息交換出現(xiàn)故障，只需要重新配置安裝在自行小車和環(huán)線鋁型軌道的無線通信以太網(wǎng)模塊的IP地址即可，大大節(jié)約了故障查找的時間，使系統(tǒng)維護更加方便。

無線以太網(wǎng)信息交換方式的應用

       基于無線以太網(wǎng)信息交換方式的優(yōu)勢，我們首次在五菱鴻途車身焊裝生產(chǎn)線中的環(huán)線空中自行小車輸送控制系統(tǒng)上進行大膽嘗試。下面以五菱鴻途環(huán)線空中自行小車控制系統(tǒng)為例，介紹無線以太網(wǎng)信息交換方式在實際生產(chǎn)中的應用。

1. 無線以太網(wǎng)通信模塊RadioLinx

       ProSoft公司的無線通信模塊RadioLinx，提供以太網(wǎng)和串口（RS232、RS422和RS485）應用解決方案，包括無線以太網(wǎng)通信模塊、無線串口通信模塊和無線以太網(wǎng)/串口通信組合模塊。

      在五菱鴻途車身焊裝線環(huán)線空中自行小車控制系統(tǒng)采用無線以太網(wǎng)通信模塊（RadioLinx Ethernet Switch) RLX-FHE，它具有以下特點：

（1）無線交換機獨立于協(xié)議。
（2）單體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、中繼器和遠程端。
（3）對等通信及診斷。
（4）擁有自己的IP地址。
（5）在25km范圍內(nèi)，傳輸速率為250kbit/s。
（6）硬件可加密，安全性高。
（7）傳輸數(shù)據(jù)的頻率為2.4GHz。

2．無線通信模塊方案

      采用Prosoft公司的無線通信模塊RadioLinx取代傳統(tǒng)滑觸線信息交換方式，使空中自行小車PLC和主控PLC通過無線以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)信息交換。

       在整個方案中，共使用5個無線以太網(wǎng)通信模塊RLX-FHE（A、B、C、D和E），其中1個模塊A和主控PLC通過網(wǎng)線相連（如圖1所示），其余4個模塊B、C、D和E分別安裝在4臺自行小車上，和自行小車的PLC相連（如圖2所示）。模塊A、B、C、D和E之間構成一個小型的局域網(wǎng)，通過無線以太網(wǎng)實現(xiàn)之間的數(shù)據(jù)交換。

       模塊A通過無線以太網(wǎng)采集模塊B、C、D和E的相關信息，和它相連的主控PLC對所采集的數(shù)據(jù)進行處理；然后把經(jīng)過主控PLC處理的信息通過無線以太網(wǎng)發(fā)射給模塊B、C、D和E，每臺自行小車的PLC對數(shù)據(jù)進行處理，傳送給相應的執(zhí)行機構（如電機）；同時，每臺自行小車的PLC也會對執(zhí)<