發(fā)動機裝配線PLC控制系統(tǒng)，主要針對包括轉(zhuǎn)臺、舉升臺、舉升轉(zhuǎn)移臺、翻轉(zhuǎn)機五種工位的控制寨昙。在汽車發(fā)動機裝配過程中步蛮，由于被裝配零件的多樣性，需要在裝配線的每個工段適當(dāng)調(diào)整發(fā)動機的方位以方便裝配零件殉扒。裝配線上共計20余個工位西寸，包括7個普通轉(zhuǎn)臺、2個維修轉(zhuǎn)臺缕粗、4個無滾輪舉升臺枢慰、7個單向滾輪舉升臺以及2個翻轉(zhuǎn)機。

        整個被控對象包括22個工位,每個工位上包含必需的轉(zhuǎn)移電機或舉升電機,此外還有32個生產(chǎn)線傳輸電機侧蜗。每個工位均由一個ET200S和一個ET200eco從站組成,用于該工位的I/O點數(shù)據(jù)采集和發(fā)送以及分散控制艾维。

        2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

        系統(tǒng)包括操作員站、工程師站杉朝、自動化系統(tǒng)赠戏、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場I/O站等幾個部分。

        系統(tǒng)各部分功能:

        操作員站:提供全漢化人機界面羹圣，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的監(jiān)控操作功能（操作安粤、顯示、報表拼岳、報警枝誊、趨勢）况芒，并且可以在人機界面上直接查看對應(yīng)的step7源程序。

        工程師站:用于系統(tǒng)的組態(tài)和維護叶撒。

        自動化系統(tǒng):使用SIMATIC控制器完成回路調(diào)節(jié)和邏輯運算绝骚。

        現(xiàn)場I/O站:使用現(xiàn)場總線技術(shù)，在設(shè)備現(xiàn)場直接采集現(xiàn)場儀表的信號,控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)痊乾。

        現(xiàn)場總線ProfiBus:用于連接控制單元與操作員站以及管理網(wǎng)絡(luò)皮壁。

        本系統(tǒng)采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模塊相連構(gòu)成系統(tǒng)的主站哪审。CP342-5是用于連接S7-300和 profibus-DP的主/從站接口模塊蛾魄，CP 343-1是用于連接S7-300和工業(yè)以太網(wǎng)的接口模塊。在該控制系統(tǒng)中湿滓，除了上述主站外滴须，從站是由 22個ET200S和22個ET200eco組成，分別分布在兩條profibus網(wǎng)絡(luò)上叽奥。CPU上自帶的profibus-DP接口構(gòu)成 profibusⅠ線扔水，CP 342-5接口模塊構(gòu)成profibusⅡ線。

        系統(tǒng)配置功能圖如圖所示:

        系統(tǒng)中ET200S從站上采用的IM151-1接口模塊有兩種: 基本型和標(biāo)準(zhǔn)型塘袍，基本型的接口模塊所能掛接的電源管理模塊和I/O模塊個數(shù)范圍為2～12個兔升，標(biāo)準(zhǔn)型的接口模塊其范圍為2～63個。所以當(dāng)從站I/O模塊較多時绑接，宜選用標(biāo)準(zhǔn)型的接口模塊胃余。接口模塊上帶有profibus地址設(shè)定撥碼開關(guān)。

        系統(tǒng)中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板柑汇，模板結(jié)構(gòu)緊湊没撒，模板的供電采用7/8‘電源線，模板的通訊采用M12通訊接頭豫狸。接線靈活而快速胆叁，方便拔插。其接口模塊上帶有2個旋轉(zhuǎn)式編碼開關(guān)用于profibus地址分配赂裁。

        網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按照適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的程度轻迹，以及生產(chǎn)線的布局來考慮選用不同防護等級≈蛐恚控制箱中的模塊采用防護等級為20的ET200S I/O模塊剑征，對應(yīng)每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊，置于生產(chǎn)線滾輪下方再菊，由于該模塊需要接觸到現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境爪喘，因此需要有防水防油防塵等功能。

[DividePage:NextPage]

    3 目標(biāo)控制系統(tǒng)

    3.1 系統(tǒng)設(shè)計

    汽車發(fā)動機裝配線是一個對發(fā)動機順序裝配的流水線工藝過程。由于工藝的繁瑣性秉剑，工程的計算機控制系統(tǒng)考慮采用分散控制和集中管理的分布式控制模式泛豪，采用以PLC為核心構(gòu)成的計算機控制系統(tǒng)，各獨立工位控制系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息侦鹏、資源共享诡曙。該裝配線在整個生產(chǎn)過程中較為關(guān)鍵，由于每個工位之間是流水線生產(chǎn)略水，因此每個環(huán)節(jié)的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度价卤，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。從站中的每個ET200S站和其對應(yīng)的 ET200eco站共同構(gòu)成一個工位, ET200eco主要是采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)之用渊涝。ET200S站的模塊置于小型控制箱內(nèi), 對于工位的基本操作有兩種方式慎璧，就地控制箱手動方式和就地自動方式。由于每個控制工位的操作進度不一致跨释，操作工可以按照裝配要求進行手自動切換要捐。特殊情況下亦可通過手動操作進行工件位置的修正。

    安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過現(xiàn)場檢測元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)（主要是開關(guān)量）采集進來蝎疹，ET200S和ET200eco將現(xiàn)場模擬量信號轉(zhuǎn)換為高精度的數(shù)據(jù)量抽述，通過最高速度可達12M的Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)上傳到中央控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進行處理边饿，再通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)將控制輸出下傳給ET200S使城，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是全球應(yīng)用最廣泛的過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)值舀。PROFIBUS有三種類型:FMS蛆骨、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動化;PROFIBUS-DP用于制造業(yè)自動化;PROFIBUS-PA用于過程自動化骄熟。使用PROFIBUS過程現(xiàn)場總線技術(shù)可以使硬件坊偿、工程設(shè)計华孙、安裝調(diào)試和維修費用節(jié)省40%以上宦狭。PROFIBUS-DP的技術(shù)性能使它可以應(yīng)用于工業(yè)自動化的一切領(lǐng)域，包括冶金海槐、化工乘碑、環(huán)保、輕工金拒、制藥等領(lǐng)域兽肤。除了安裝簡單外，它有極高的傳輸速率绪抛，可達12Mbits/s资铡，通訊距離可達到1000米，如果加入中繼器可以將通訊距離延長到數(shù)十公里，具有多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)（總線型笤休、星型尖飞、環(huán)型）可供選擇。在一個網(wǎng)段上最多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個店雅。

    整個控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉(zhuǎn)臺政基、舉升臺、舉升轉(zhuǎn)移臺闹啦、翻轉(zhuǎn)機五種工位組成沮明。各部分可獨立完成各自的控制任務(wù)，并通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接窍奋，由上位系統(tǒng)實現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)控制施式。

    裝配I線工程PLC控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)具有下列特點:

　　（1）計算機集成自動化過程控制系統(tǒng)绰瘾，分布式简骗、高可靠性、高穩(wěn)定性蚜雏。

　°灯（2）從站作為相對獨立的系統(tǒng)分散控制各個工位的運行。

    3.2 系統(tǒng)控制要點

    （1）該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中一個主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡(luò)所帶的從站有44個之多附柜，在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時缓膀，根據(jù)S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數(shù)規(guī)范，對于數(shù)字量輸入輸出僚料，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7详依。因此在進行硬件配置時, S7～300CPU自帶的profibus-DP接口上的profibus I線上的模塊數(shù)字量I/O地址一般規(guī)定在0.0～127.7的范圍中,如有超出則采用間接尋址的方式來處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數(shù)字量I/O地址無論處在哪個范圍中,都必須采用間接尋址方式毡飒。

    （2）關(guān)于接觸器的硬件互鎖球毙。對于轉(zhuǎn)臺工位，轉(zhuǎn)臺有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)痪寻，因此轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)電機需要有一個負荷開關(guān)和兩個接觸器一并來控制（而舉升電機一般只需要一個負荷開關(guān)和對應(yīng)的一個接觸器即可進行控制）螺句，接觸器分正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器，輸入端為380AV橡类。正轉(zhuǎn)接觸器的三相電壓A蛇尚、B、 C分別和反轉(zhuǎn)接觸器的C顾画、B取劫、A短接。如圖2所示研侣，當(dāng)程序在執(zhí)行過程中谱邪，若存在某些漏洞使得正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器的輸出點同時置1時炮捧，則會出現(xiàn)正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器各自的A相和C相短接，造成接觸器短路損壞惦银，主電源開關(guān)跳閘寓盗。為了避免這種事故的發(fā)生，首先保證程序中不能出現(xiàn)兩個接觸器同時置1的情況璧函，其次即是采用接觸器上硬件互鎖傀蚌，如圖2所示，點Q1甲施、點Q2是輸出控制點互聪，Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理重我， Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子突棉，但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個常開點和一個常閉點狼谋，互鎖中只需用到常閉點绒怯，當(dāng)輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之?dāng)嚅_坑搀，則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路笑院，也就不會出現(xiàn)短路跳閘的事故。

    （3）該項目中涉及到的變量數(shù)目較多溜封，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時可能有更改类玉，為了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人機界面共用一套變量踢寂。這樣可以將建立變量的工作量減少一半嫂茸，也將出錯概率減少一半。先安裝step7軟件弄兜，之后自定義安裝Wincc軟件药蜻，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站替饿，可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目语泽。在Wincc項目中需要引用變量的位置進行變量選擇，出現(xiàn)變量選擇對話框盛垦，即可在 step7項目變量表中選擇需要的變量湿弦，從而保證人機界面和下位機所用變量的一致性瓤漏。

    3.3 系統(tǒng)控制功能

    （1）手自動回路的切換

    在Wincc人機界面上可以很方便地知道每個工位的手自動狀態(tài)腾夯，但是手自動狀態(tài)的切換是在從站的控制箱面板上實現(xiàn)的。在自動狀態(tài)下蔬充，工位的操作全由下位控制蝶俱，可實現(xiàn)全自動控制機械的操作流程班利。在手動狀態(tài)下，操作具有自保護功能榨呆，在某些機械操作動作下通過軟件互鎖可杜絕相應(yīng)的危險動作的發(fā)生罗标。

    （2）安全保護

    上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定了若干級操作密碼，管理員和操作員分別有自己的操作權(quán)限行删，且操作員在進行操作時有必要的警告提示框和信息提示框出現(xiàn)过拿。

    （3）查詢源程序代碼

    當(dāng)上位機畫面顯示某個工位出現(xiàn)故障時，可從畫面直接點擊按鈕進入相應(yīng)的下位機梯形圖程序界面偶嘁，即可迅速查找出故障的根本原因祸铁，節(jié)省了維修時間。

    （4）故障報警和報表打印

    當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時是龟，報警框中會出現(xiàn)提示秦谁，并伴隨有聲音報警。操作員可根據(jù)需要打印與生產(chǎn)相關(guān)的報表信息后匀。

    4 結(jié)束語

    西門子S7300 CPU通過兩條profibus-DP網(wǎng)絡(luò)連接若干ET200S和ET200eco從站構(gòu)成的集中分散式控制系統(tǒng)已經(jīng)在該發(fā)動機裝配線成功投運以称，能夠保證生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)，尤其在機械動作靈敏度上有較大提高论赋，完全滿足了用戶的要求烘幅。