在车身焊装生产线中，白车身的生产节拍为 40 台 /h ，因此从下车体线到总拼线的输送系统，采用多台自行小车环形运转的方式。小车的运行轨迹为环形，它们与主控 PLC 之间的信息交换，无法用电缆直接连接实现，传统的方式为采用滑触线的控制方式，一般使用 8 极或 10 极滑触线。对滑触线进行
分段，通过空中自行小车集电器上的电刷采集 / 传输信号，从而实现空中自行小车和主控 PLC 之间的信息交换。五菱之光车身焊装线以及五菱荣光焊装生产线的环线空中自行小车输送系统，均为采用此种信息交换方式，均存在着数据交换信息量受限、可靠性低和电气安装复杂等弊端。
为了避免这种信息交换方式的弊端，我们通过大量的调研和分析，将无线以太网通讯技术应用于空中自行小车信息交换方式中，从很大程度上弥补了传统方式的缺陷。该项技术**在本公司五菱鸿途车身焊装线环线空中自行小车输送控制系统上应用，也是国内**应用于汽车焊装车间。通过两年来的生产验证，证明了该系统具有可靠性高、故障率低、维修简单的优点。
本文以五菱鸿途车身焊装生产线环线空中自行小车输送控制系统为例，重点探了讨传统滑触线和无线以太网通讯的两种不同的信息交换方式，使环线空中自行小车信息交换技术得到了更新。
1 传统的滑触线信息交换方式
传统的方式是对滑触线进行分段，在滑触线的分段内，通过集电器上的电刷采集 / 传输信号，这些信号通过中间继电器和主控 PLC 连接，从而实现空中自行小车和主控 PLC 之间的信息交换。这种传统信息交换方式存在以下弊端。
1.1 信息交换量受限
在实际应用中，一般使用 8 极或 10 极滑触线，满足自行小车和主控 PLC 之间信息交换(如图 1)。滑触线采用进口的瓦勒(VahLe)或者稳福乐(Wampfer)品牌，质量可靠、性能优越，但相比国产成本较高。10 级(8 级)滑触线中，电源占用 4 级，信息交换占用 6 级(4 级)。按照每个工位工艺动作的要求，对滑触线进行分段(如图 2)。工位的工艺动作要求的越多，数据交换的信息就越多，滑触线分段就越多。
从图 3 中自行小车采集信号原理图不难看出，10 级的滑触线分段之后，*多只能满足 19 个信号和主控 PLC 信息交换，且仅可满足自行小车基本的工艺动作的控制，大量的报警信息则无法传送到主控 PLC，无法更好地显示各自行小车的状态。若需新增工艺动作，控制工艺动作的信号无法增加，从而使环线自行小车和主控 PLC 的信息交换量受到限制。
1.2 系统可靠性低
（1）环形空中自行小车通过集电器上的碳刷，在滑触线上采集 / 传输控制信号。自行小车抓取工件升降的过程中会产生抖动，碳刷随之也会发生抖动，会造成信号丢失，使系统的可靠性降低；
（2）长期运行后，碳刷和滑触线磨损，导致碳刷破裂、接触**，也会控制信号丢失，使系统的可靠性降低；
（3）长期运行后，碳刷长期和滑触线摩擦，很多的碳粉会滞留在滑触线分段处或者滑触线上，会造成信号的误传输，使系统的可靠性降低。
（4）由于小车工艺动作较多，控制每个工艺动作的信号都需要电缆接入主控 PLC，通过碳刷和中间继电器进行转接，必然造成整个控制系统的故障点增多，使系统的可靠性降低。
1.3 电气安装复杂
空中自行小车的铝型轨道，大多在空中(离地 5m 左右)，滑触线布置在铝型轨道上，滑触线上的信号通过电缆接入 PLC进行数据交换。由于主控 PLC 大多放在地面，空中自行小车工艺动作较多，控制每个工艺动作的信号较多，则需要的电缆较多，敷设电缆和桥架等安装工作比较复杂。
2 无线以太网的信息交换方式
为了克服传统滑触线信息交换的缺点，通过大量的调研和分析，我们把无线以太网通讯技术应用于空中自行小车信息交换中，替代了传统的交换方式，通过无线以太网模块的发射 / 接收信号，和主控 PLC 进行信息交换。仅需要 4 级滑触线供自行小车电源使用，取消用于信息交换的 6 级(4 级)滑触线，减少了滑触线的使用数量，从很大程度上弥补了传统信息交换方式的缺陷。
2.1 信息交换无限量
通过无线以太网通讯模块的发射 / 接收数据包进行信息交换，系统可以任意的增加所需要的控制信号，信息交换量不再受到限制，大量的故障报警信息可以传送给主控 PLC，从而实现了主控 PLC 对空中自行小车的实时监控，使系统可以实现比传统滑触线方式环线小车更多的功能。
2.2 系统的可靠性高
无线以太网信息交换方式，取消了 6 级用于信号控制的滑触线，仅留 4 级为空中自行小车提供电源(如图 4)。滑触线和碳刷的减少，避免了自行小车抓取工件上下抖动和碳刷接触**造成信号的丢失；避免了碳刷长期与滑触线摩擦，碳粉滞留在滑触线分段处或者滑触线上，造成信号的误传输；空中自行小车和主控 PLC 通过无线以太网通讯模块进行交换，无需通过滑触线和继电器经由电缆和主控 PLC 交换(如图 5)，使系统的故障点大大较少，从而提高了系统的可靠性。
2.3 电气安装简单
由于减少了用于信号交换的 6 极滑触线，也就减少了大量的控制电缆的安装(如图 6)。空中只需要 1 根网线连接无线以太网模块和主控 PLC，数据信息交换通过安装在自行小车上的无线以太网发射 / 接收模块，和安装在环线自行小车的铝型轨道的无线以太网接收 / 发射模块进行交换；同时，也减少了自行小车随车电控柜和主控柜大量的中间继电器和 I/O 模块的使用，使安装、接线和维修简单化。
2.4 维护方便
采用无线以太网通讯技术为信息交换方式的环线空中自行小车控制系统，控制信号的电缆几乎比传统滑触线信息交换方式减少了 90%，故障点大大减少，使系统的硬件连接更加简单。系统信息交换出现故障，只需要重新配置安装在自行小车和环线铝型轨道的无线通讯以太网模块的 IP 地址即可，节约了故障查找的时间，使系统维护更加方便。
3 无线以太网信息交换方式实际应用介绍
基于无线以太网信息交换方式表现的优越性，**在五菱鸿途车身焊装生产线中的环线空中自行小车输送控制系统上进行了大胆尝试，现对实际应用作如下介绍。
3.1 无线以太网通讯模块 Radio LinxProSoft 公司的无线通讯模块 Radio Linx，是市场上*优良的 工 业 无 线 Modem， 提 供 以 太 网 和 串 口（RS232、RS422、RS485） 应用解决方案。包括无线以太网通讯模块(RadioLinxEthernet Switch RLX-FHE)、无线串口通讯模块(RadioLinx Serialmodem RLX-FHS) 和无线以太网 / 串口通讯组合模块(RadioLinx Ethernet Switch/Serial protocol encapsulated RLX-FHES)
在五菱鸿途车身焊装线环线空中自行小车控制系统采用的无线以太网通讯模块(RadioLinx Ethernet Switch) RLX-FHE，具有以下特点：
（1）无线交换机 - 独立于协议；
（2）单体数据转发器、中继器、远程端；
（3）对等通讯及诊断；
（4）拥有自己的 IP 地址 ；
（5）25km range at 250 kbits/s；
（6）安全性 - 硬件加密；
（7）传输数据的频率为 2.4GHz。
3.2 基于无线通讯模块方案介绍
采用 Prosoft 公司的无线通讯模块 RadioLinx，取代传统滑触线信息交换方式，使空中自行小车 PLC(MicroLogix)和主控PLC(ControlLogix) 通过无线以太网进行数据信息交换。
在整个方案中，共使用 5 个无线以太网通讯模块RLX-FHE(A、B、C、D、E)，其中 1 个模块 A(图 8)和主控 PLC 通过网线相连，其余 4 个模块 B、C、D、E 分别安装在 4 台自行小车上，和自行小车的 PLC 相连(图 9)。模块 A、B、C、D、E 之间构成一个小型的局域网，通过无线以太网实现相互之间的数据
交换。
模块 A 通过无线以太网把模块 B、C、D、E 的相关信息进行采集，和它相连的主控 PLC 对所采集的数据进行处理，然后把经过主控 PLC 处理的信息，通过无线以太网发射给模块 B、C、D、E；每台自行小车的 PLC 对数据进行处理，传送给相应的执行机构(如电机)；同时，每台自行小车的 PLC 也会对执行机构上相关传感器的信号进行处理，以数据包的形式通过安装在小车上的 RLX-FHE 模块 B(C、D、E)通过无线以太网发送给模块 A；模块 A 把接收到模块 B、C、D、E 的相关信息，传送给主控 PLC，使每台自行小车执行相关的工艺动作。无线以太网通讯原理如图 10 所示。
通过 5 个无线通讯模块 RLX-FHE，把自行小车的 PLC 和主控 PLC 通过无线以太网的形式连接在一起，使主控 PLC 能够准确判断每台自行小车的状态，并给每台小车传输相应的数据，使小车执行下一步的工艺动作。
3.3 经济效益
对一个控制系统来说，稳定可靠至关重要。而评判一个系统的稳定性，*重要的指标就是系统的故障率。故障率越高，系统的稳定性就越差；故障率越低，系统的稳定性就越高。对由控制系统构成的生产线来说，系统稳定性越高，生产线的停线率越低，产生的经济效益越好；系统稳定性越低，生产线停
线率越高，产生的经济效益越差。
采用滑触线信息交换方式的控制系统，故障主要集中在碳刷、滑触线和继电器等方面。通过对滑触线和无线以太网通讯两种方式的故障率比较发现(如表 1)，采用无线以太网通讯信息交换方式的控制系统，明显优于滑触线信息交换方式，碳刷、滑触线的故障率大大降低，继电器故障率为零。故障率的大大降低，生产线的停线率就会随之降低，从而提高了生产效率，经济效益也就随之提高。
以五菱鸿途生产线为例，如果每天每班停线减少 1min，一个月的停线时间就会减少 90min。生产线每个月就能多生产出30 台五菱鸿图。每台五菱鸿图平均价值为 5 万元，那么无形中一个月就多增加 150 万元的产值，一年就会增加 1800 万元的产值。
4 结束语
环线空中自行小车输送控制系统，采用无线以太网信息交换方式，代替滑触线信息交换的方式，在很大程度上提高控制系统的灵活性，数据交换无限量，使控制信号增加不再受限；同时，滑触线、碳刷的减少，使得系统稳定性提高，故障点减少，生产线的停线率降低；电气安装相对简单，控制电缆、信
号电缆大量减少，使得整个系统维护相对简单，进而产生良好的经济效益，值得推广应用。
