大连西门子授权代理商变频器供应商

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汽车制造厂的输送线和装配线的控制系统非常复杂，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔离开关、急停开关、接近开关、光电开关、传送机、张紧器、提升机、举升台等许多执行机构。在奇瑞公司二期工程总装车间里，采用两条装配线实现了四种车型的混线生产。整个控制系统由控制室和四个远程控制站组成了一个全厂工业局域网，远程控制柜PLC通过以太网将自己所控制区域内的生产情况传送至控制室的计算机系统。

一、系统选型及特点

    在认真分析控制系统公司的产品基础上，奇瑞公司根据自动化控制技术人员在产品实际应用上的经验，鉴于一期工程采用罗克韦尔A-B PLC产品的良好运行状况，决定在二期工程中仍采用A-B PLC用来控制整个生产车间。

    A-B PLC在工业界享有，其PLC-5系列作为A-B家族中旗舰产品拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。此外，罗克韦尔的软件众多，功能强大，能够给予A-B的产品广泛的支持。

    终，奇瑞公司确定选用罗克韦尔的PLC-5可编程序控制器、RSLogix 5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView软件组成的自控系统来实现对总装车间的整个生产装配线的控制。除此之外，奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔的A-B PLC。

    PLC-5/40E CPU的特点是内存容量大、数据处理能力强、网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。PLC-5/40E CPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件、创建或删除数据文件、或通过编程软件变操作模式；在编程模式时，用软件编程不能变操作模式；通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。

    RSLogix 5编程软件具有的通讯能力、强大的编程功能以及的诊断能力、监控能力、运行控制功能。运用RSLogix 5梯形逻辑编程软件可以优化系统性能，节省项目开发时间，提高生产率。

    上位机软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，其特点是使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，能够开发出较强的组合画面。利用上位机软件RSView32，坐在控制室就可对现场的生产情况一目了然，实现监控生产。

二、系统结构与配置

    罗克韦尔的通讯网络分为信息层、控制层和设备层。信息层应用以太网进行全厂的数据采集和程序维修；控制层应用控制网、DH+、DH485、远程I/O网络；设备层应用DeviceNet网络进行底层设备的、率信息集成。

    罗克韦尔采用基于生产者/客户模式的通讯技术控制网，即传送对时间有苛刻要求的控制信息也可同时传送其他的信息，但对时间无苛求的信息不会影响对时间苛求信息的传送。

    该控制网具有以下特点：

连续性；

传送与梯形逻辑程序的扫描异步；

以一个与用户在I/O映象表中所设定的通讯速率相等或快的速率传送，充分保证了控制网中的数据准确、、快速的发送、传递、接受和处理。

      总装车间控制系统是一个基于DeviceNet网络的现场总线控制系统。控制系统由一个控制柜和四个远程控制柜组成，并与上位机和企业的以太网相连接。系统的层是设备控制层，主要实现对生产设备的现场控制与监控；控制网主要是通过上位机完成对全车间生产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；上层是EtherNet网络通过EtherNet网络与公司的企业资源管理（ERP）系统连接，向ERP系统提供整个车间的生产数据。

    1、控制室

      控制室采用RSView32组态软件。RSView32是高度集成、基于组件并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面软件，通过开放的技术扩展用户的视野，能够实现与罗克韦尔其他软件产品、微软产品以及三方应用程序的高度兼容。RSView32除了具备高质量人机界面软件的功能外，还能够提供特的系列工具以大限度地提升生产效率。

      控制室承担了数据管理、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在控制室设有操作员工作站，操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况，下达操作控制指令指挥整个车间的生产，以实现车间自动化控制。

      控制室主要实现以下功能：

    (1) 控制操作：在控制室对整个系统的被控设备进行在线实时控制。

    (2) 显示功能：用图形实时显示各PLC站被控设备的运行工况；动态显示生产线工艺流程图，并能在流程图上选择弹出多级细部详图；动态显示各种信号的数值和范围清单。

    (3) 数据管理：建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。

    (4) 数据处理：利用实时数据和历史数据计算主要生产指标。

    (5) 报警功能：当装配线出现故障时，工人按下呼人开关和急停开关，装配线停止运行，并把故障信息输入到报，屏幕显示报警信息，打印机输出报警信息，声光报警，并可依据报警信息推出相应的动态画面。

    (6) 报表功能：包括即时报表、日报表、月报表、年报表。

    (7) 功能：按不同操作级别分级加密，并记录操作人的员工号和所有操作信息。

    (8) 打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警的实时打印。

 

    2、双行道板式输送机系统

      总装车间有两套双行道板式输送机系统。该系统由四柱叉式提升机、助推器、回转举升台、传送机和接近开关等设备组成，每套系统由两条平板输送线组成。平行回行是一种非常复杂的控制技术，在国内处于技术的地位。该输送线能够在很大程度上降低工人的劳动强度，提高生产效率。因此，对控制系统技术的要求比较高，难度也比较大。设备控制和调试起来非常困难，要求控制系统的各个部分互相紧密配合，不能出现半点差错，这是控制中的难点和。

      从四柱叉式提升机的控制系统中取一个信号，用来控制吊具从宽推杆积放式悬挂输送链到双行道板式输送机上或从双行道板式输送机到宽推杆积放式悬挂输送链上，过程之间的紧密衔接，以杜绝差错和故障的出现。同时，在现场设有自动/手动切换箱，以防生产过程中出现紧急事故。

    3、车型吊具识别系统

      在油漆车身上料点，操作人员将当前吊具号及车的信息输入到录入计算机中，然后通过以太网传送至PLC进行堆栈存储。录入计算机将车的信息通过识别系统写头写入载码体，通过以太网将吊具号及车的信息传送至上位机，并在录入计算机内存储，当录入完毕后向PLC发送信号。

      上位机做出与输送线相对应的画面及参数，通过PLC给出的指针及录入计算机给出的信息进行显示，并与PLC给出的堆栈信息进行比较，上位机根据信息及要求控制出入库的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员采用人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。

      在库存入口处的识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据库存及车的信息控制入库区的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。

      库区出口处，上位机根据计划及库区信息通过以太网控制停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。

      载车吊具入口处，上位机根据识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，然后上位机根据车的信息控制道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。

      在装配悬链整车下线提升机工位处（ST48）设置识别系统读头，现场仪表板上线处设置显示计算机及打印机各一台。当车通过ST48工位时，读头将载码体信息读入，并在计算机处显示。

      发动机上线完毕后，通过以太网发送一信息，计算机自动。计算机能依次显示3台车辆的信息，并能打印当天的产量及参数。

    4、吊具储存区

      总装车间吊具存储区分空吊具存储区和油漆车身吊具存储区。其中油漆车身吊具存储区由九条宽推杆积放式悬挂输送链系统组成，用来存储不同的车型和同种车型的不同颜色车身的吊具。

      控制系统需要区分吊具的类型，在吊具进入存储区和移出存储区时需要鉴别吊具的类型，并与已经输入的信息进行比较。然后做出吊具应该进入哪一条悬挂输送线存储区，或者哪种吊具从悬挂输送线存储区出去的决定。

      在空吊具存储区前有一个坏吊具识别和检修区，把需要检修的吊具送入检修区进行维修，正常的空吊具进入吊具存储区。

三、结束语

      总装车间控制系统的特点同时也是控制的难点，主要体现在以下两方面：一是，要切实保证设备运行的性，在生产过程中出现任何微小的故障都可能导致重大的事故和的经济损失；二是，控制系统复杂的连锁关系，从载油漆车身的吊具上线到成品车下线，包括工艺链和快速链之间的衔接，需要设备的各个环节紧密配合，不能出现丝毫差错。

      总装车间控制系统自动化程度较高、数据采集量大、控制站多，因此，对系统性的要求较高。通过采用罗克韦尔的产品和技术，系统基本达到设计要求，运行效果较好，运行稳定、，灵活地实现了复杂的连锁任务，具有较高的机电一体化水平。同时，该系统设计合理、，减轻了工人的劳动强度，减少了设备运行的故障率，提高了生产效率。

一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备(单机控制)的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。
在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。
从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。
1.CPU性能
PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力(指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等)、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。
此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。
2.1/0点数
PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定，应以上述的I/O点汇总表为依据。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。
①控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能;
②I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：
③PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性;
④使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：
⑤维修服务不方便，配件供应周期较长。
I/O点(包括程序存储器容量)的余量选择无规定的要求，没有固定的计算公式，一切都根据实际情况进行，避免教条主义，这样才能做到科学与合理。
3.功能模块的配套
选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。
4.通信能力
对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前蒽识，保留系统的发展空间。

一、选型
1、系统规模应确定是用PLC单机还是用PLC形成网络，由此计算出PLC输入、输出点数，并且要留有一定余量（10%）。
2、确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率和负载的性质（电感性、电阻性）等，确定PLC输出端的类型是采用继电器输出还是晶体管输出，或晶闸管输出。
3、存储容量与速度一般存储容量越大、速度赶快的PLC价格就越高，应根据系统的大小合理先用PLC产品。
4、编程器的选购PLC编程可采用三种方式：
手持编程器、图形编程器（梯形图）用PC机加PLC软件包编程效率，目前大多使用厂商提供的软件开发平台。因此，应根据系统的大小与难易开发周期的长短以资金的情况合选购PLC产品。
二、电源部分
PLC可*工作是追求的目标之一。电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，是干扰进入PLC的主要途径之一。若有条件，可对PLC采用单供电，以避免其他设备启停对PLC干扰。在干扰较强或对可*性要求很高的场合，可在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽的隔离变压器和低通滤波器。隔离变压器可以抵制从电源线窜入的外来干扰，低能滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”干扰。动力部分、控制部分、PLC与I\O电源应分别配线，隔离变压器与PLC、I/O电源之间采用双绞线连接。系统的动力线应有足够截面，以降低线路压降。
三、输入回路的设计
1、PLC上DC24V电源使用PLC产品的DC24V电源，容量小，用其带时要注意容量，作好防短路措施。
2、外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC的DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源。注意：该电源的“－”端不要与PLC的DC24V的“－”端及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。
3、输入的灵敏度PLC的端电压和电流均有规定，当输入回路串有二管或电阻（不能启动），或者有并联电阻或有漏电电流时，（不能切断），就会有误码动作，灵敏度下降，对此应措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的大输入电流时，也会引起误码动作，应采用弱电流输入器件，选用输入为共漏型的PLC。
四、输出回路的设计
1、各种输出方式的比较
继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A/点；缺点是不适用于高频动作的负载。晶闸管输出；带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应动作，响应时间为1ms。晶体管输出：适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但只能带DC0./点，每4点不得大于0.8A。
当系统输出频率为每分钟６次以下时，应继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。
2、抗干扰与外部互锁
若PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击。为此，对直流感性负载并接续流二管，对交流感性负载并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。
3、PLC外部驱动电路对于ＰＬＣ输出不能直接带动负载的情况，在外部采用驱动电路，还应采用保护电路利浪涌吸收电路，且每路有显示二管（LED）指示。印制板应做成插拔式，以方便维修。
五、安装与布线
1、安装位置PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，如继电器，接触器的线圈应并联RC消弧电路或续流二管。PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、高频焊机和大型动力设备等。
2、信号线与功率线应分开布线不同类型线应分别装入不同管槽，信号应尽量*近地线或接地的金属导体。当信号线长度过300M时，应采用中间继电器转接信号或使用PLC远程I\O模块。
3、信号传输通常，当模拟输入输出信号距PLC较远时，应采用4-20ma或0-10ma的电流传输方式，而不是电压传送方式。传送模拟信号的屏蔽层为一端接地。为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，并将屏蔽层两端接地。
六、扩展模块的选用
80点以内的系统，一般不需要扩展，当系统较大时就要扩展。当扩展不能满足要求时，可采用网络结构。扩展模块种类很多，如单输入模、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。
七、PLC的网络设计
用PLC进行网络设计难度比PLC单机控制大得多。应先用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应实时要求，造成崩溃。另外，还要考虑通信接口、通信协议、数据传送速度等。后，还要向商家寻求网设计和软件技术支持及详细技术资料。
八、软件编制
在编制软件前，应熟悉所先用的PLC产品软件说明书。若用图形编程器或软件包，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图后再编程。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试

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