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SIEMENS潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司

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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，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，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、資源共享。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)，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，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。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，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*，操作工可以按照裝配要求進行手自動切換。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，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，通過zui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*控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進行處理，再通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)將控制輸出下傳給ET200S，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是應(yīng)用zui廣泛的過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS有三種類型:FMS、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。使用PROFIBUS過程現(xiàn)場總線技術(shù)可以使硬件、工程設(shè)計、安裝調(diào)試和維修費用節(jié)省40%以上。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、化工、環(huán)保、輕工、制藥等領(lǐng)域。除了安裝簡單外，它有*的傳輸速率，可達12Mbits/s，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、星型、環(huán)型）可供選擇。在一個網(wǎng)段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。
   整個控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉(zhuǎn)臺、舉升臺、舉升轉(zhuǎn)移臺、翻轉(zhuǎn)機五種工位組成。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，由上位系統(tǒng)實現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)控制。
   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)，分布式、高可靠性、高穩(wěn)定性。
（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，在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時，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，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7。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。
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（2）關(guān)于接觸器的硬件互鎖。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)，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），接觸器分正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器，輸入端為380AV。正轉(zhuǎn)接觸器的三相電壓A、B、 C分別和反轉(zhuǎn)接觸器的C、B、A短接。如圖2所示，當(dāng)程序在執(zhí)行過程中，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，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，主電源開關(guān)跳閘。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，其次即是采用接觸器上硬件互鎖，如圖2所示，點Q1、點Q2是輸出控制點，Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理， Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，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，互鎖中只需用到常閉點，當(dāng)輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之?dāng)嚅_，則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路，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，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時可能有更改，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。這樣可以將建立變量的工作量減少一半，也將出錯概率減少一半。先安裝step7軟件，之后自定義安裝Wincc軟件，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站，可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目。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，即可在 step7項目變量表中選擇需要的變量，從而保證人機界面和下位機所用變量的*性。
   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)，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，工位的操作全由下位控制，可實現(xiàn)全自動控制機械的操作流程。在手動狀態(tài)下，操作具有自保護功能，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。
  （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，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)。
  （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，即可迅速查找出故障的根本原因，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，報警框中會出現(xiàn)提示，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。
   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，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，*了用戶的要求。工作小時累計是工程機械設(shè)備一個*的功能。一方面它是企業(yè)與客戶之間履行保修條款的重要的數(shù)字證據(jù)；另一方面也是用戶施工結(jié)算的有效工作數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的小時計大都是電磁機械式的，也有用液晶式的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，plc（可編程序控制器）在工程機械設(shè)備上被廣泛應(yīng)用。三一重工股份有限公司在所有的產(chǎn)品中全部使用了siemens公司的S7-200PLC，使產(chǎn)品的可靠性、控制精度、智能化程度、擴展性都有了很大的提高。S7-200功能強大、資源豐富，用它來實現(xiàn)工作小時累計是可行的,傳統(tǒng)的小時計可以省掉。
   硬件組成
   在現(xiàn)有的S7-200PLC電氣系統(tǒng)中，不需要增加任何資源。在外部計時條件滿足的情況下，CPU開始計時，同時，計時數(shù)據(jù)通過PPI電纜傳到人機界面顯示。
   軟件設(shè)計
   計時器。利用系統(tǒng)的特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5作為計時脈沖，接通一次（或斷開一次）為1秒，用計數(shù)器累計時間，滿60向前進位。

   時間累計。實時的小時計是前一次的累計時間加本次的工作時間。H=h0+h1。

   時間存儲。用*存儲的方式存儲時間數(shù)據(jù)到EEPROM存儲器。

   存儲周期。存儲周期長，EEPR

   OM存儲器使用的時間長，但計時精度低；存儲周期短，計時精度高，但EEPROM存儲器使用的時間短。這是一個矛盾的統(tǒng)一，設(shè)計時要根據(jù)系統(tǒng)的實際情況確定合適的存儲周期，一般設(shè)計為3-5分鐘。進行一次*存儲的操作，掃描時間會增加15-20ms。

   小時計編輯功能?？紤]到CPU有可能損壞的原因，更換CPU后小時計的數(shù)據(jù)會清零，所以，小時計要有編輯的功能才更完善，當(dāng)更換CPU后，通過界面可以把以前的工作數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)并*存儲，在這項操作時，為了使編輯的數(shù)據(jù)能夠成功存儲到*存儲區(qū)，必須在數(shù)據(jù)編輯完后，讓CPU再運行一個大于存儲周期的時間。當(dāng)然，為了使工作數(shù)據(jù)的嚴謹性，小時計的編輯一定要密碼進入。

   存儲地址更換。為了小時計的實時性和準(zhǔn)確性，存儲周期不能設(shè)計得太長，一般設(shè)計為3-5分鐘。EEPROM存儲器操作的安全次數(shù)為10萬次，那么一個EEPROM存儲器安全計時時間為100000×3/60=5000小時，一般機器的工作壽命是大于這個時間。解決這個問題的辦法是在計時次數(shù)超過100000次時，更換存儲地址。為了存儲地址更換的方便，小時計的尋址方式采用間接尋址。