西门子自动化控制系统在汽车消费线中的应用.docx

西门子自动化控制系统在汽车消费线中的应用简称BBDC位于北京经济技术开发区，于2005年8月8日正式成立。其前身北京吉普汽车有限公司创立于1983年5月5日，是中国汽车行业第一家中外整车合资企业。BBDC是一家具有世界汽车制造业领先技术与制造程度，融汽车研发、制造、销售和售后效劳为一体的当代化企业，其消费厂房占地3200亩。第一期建立工程30万平方米，具备年产10万辆汽车的消费才能，最终将到达年产30万辆汽车的目的。BBDC消费梅赛德斯-奔驰、克莱斯勒、Jeep、三菱等诸多国际知名品牌的轿车和越野车，并为中国军队定点消费，拥有完全自主知识产权的第二代军用轻型越野车。BBDC消费线自动控制系统是国内首家使用Integra标准的工程，该标准的施行极大的进步了工作的效率和优化了工作流程。它共分为5个子系统，按照工业流程分为：调整打磨系统、漆前缓存系统、漆后缓存系统、总装系统和门线系统。其中调整打磨系统是将冲压焊装系统消费的车身进展打磨，保证车面的光滑，为喷漆车间的喷漆做好预备。为了协调不同消费线的更好的消费，进步消费效率，在进入喷漆车间前，必须对不同车型的车身进展统一的治理，漆前缓存就是对车身进展有效的存储、运送的控制系统，如图1所示。为了实现同样的目的，在车身从喷漆车间出来后，也需要漆后缓存系统对车身的协调治理。然后车身就被送往总装系统，进展车内饰、底盘以及发动机的安装，如图2所示。同时车身的车门被摘取进展门内饰的安装，在车身到达门线系统时，车门又被重新安装。最后你将看到如图3所示的漂亮的汽车下线。align=center图1漆前缓存消费线/alignalign=center图2总装消费线/alignalign=center图3组装完成的克莱斯勒300C/align二、系统工艺介绍调整打磨系统中，冲压焊装后的车身由EMS自行电动小车输送系统上的电动小车运送至上件滑撬升降机，通过升降机送到板式链，再由调整线板式输送机驱动板式链将车身送到下件滑撬升降机上，然后送到漆前缓存系统；由漆前缓存系统中的动力滚床进展运送，举升动力滚床进展提升，拐弯处由90度偏心旋转滚床进展车身转向，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，有序的进入喷漆车间；从喷漆车间出来后再有90度偏心旋转滚床转弯，由动力滚床进展运送，举升动力滚床将车身下降至适宜的高度，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，公道有序的送入到总装系统；进入总装系统后首先由下件滑撬升降机将车身送到内饰工艺链上，进展车内饰的安装，完成后转入快链运送，然后送到底盘工艺链上安装底盘，这段工艺完成后再转入快链运送，来到总装系统中的重要工艺线发动机的安装。这些工作进展的同时，门线系统也在对车门进展门内饰的安装，等到车身安装好发动机后进展车门的安装，最后进入总装的最后一个工序进展加注光滑油以及添加燃料。整个流程的自动控制系统采用分布式的控制方式,主要通过中控室里由WinCC组态的监控计算机向PLCCPU416F-2DP发出控制命令，需要变频控制的电机经过从站ET200S使用ET200FC控制变频器MASTERDRIVE来控制，不需要变频的电机通过ET200S马达启动器来控制，滑撬系统还使用了MOBYE进展车身的识别。比拟集中的传感器/执行器设备通过ET200eco控制。手动控制主要通过本地的人机界面PP17和TP170B发出本地控制命令。三、控制系统的构成由于该工程遵从Integra标准，因此方案是严格按照这个标准执行。Integra标准是从国外引入的比拟先进的，针对汽车行业开发的标准，它已经被成功应用于德国梅赛德斯奔驰工程，得到了很高的评价。BBDC工程首次将Integra标准引进中国，并发布了IntegraBBDC标准，它对控制构造、硬件画图、软件开发、Safety技术、现场总线、系统接口、人机界面、软件库和培训流程进展了具体的阐述，Integra标准的引入将大大推动中国汽车制造业的开展。align=center图4漆前缓存线电气系统配置图/align由于各系统硬件配置大致一样，只是数目上的不同，我们就以图4所示的漆前缓存电气系统配置图分析硬件选择方案，从硬件配置图可以看出，监控级利用工业以太网将控制层PLC获得的数据传送到上位监控计算机，这是由于厂房面积大，各个控制系统分布广泛决定的，另外由于整个系统传输的数据量大有一万多个点，这就决定了工业以太网是最正确选择。而且为了保证消费的可靠性，系统中的PLC选用的是CPU416F-2DP，同时采用了局部safety模块，这样就进步了系统的可靠性。现场选择一个触摸屏是为了可以在现场的控制柜上实时的查看各个点的状态和CPU的信息，还可以诊断Profibus总线的通讯状态，这是为了方便现场人员调试，也给后期维护带来便利。CPU下面接了一个中继器，主要是起到诊断网络和信号放大的作用，可以实时的监控通讯状态，如有问题可以及时的发现处理。另外由于每个子系统既独立控制，又互相联络。所有选用DP-Coupler来进展不同CPU之间的数据交换。对有本地启停设备的地方选择PP17面板，这种方案比使用触摸屏控制更加可靠，而且也更轻易适应现场恶劣的环境。对于是否选择变频器MASTERDRIVE，主要是根据工艺的要求选择的电机，假如电机是非变频的可以选择马达启动器来启动电机。而对于现场一些特殊点的不能通过控制柜中的模板收集的，可选择ET200eco来进展现场收集而无需放在控制柜里，滑撬系统使用MOBYE进展车身的识别。图5即为总装系统的主监控画面，从图中各工位的颜色可以清楚的看出各个工位以及整个系统的工作情况align=center图5总装系统主监控画面/align对收集数据和监控消费的上位机，采用了效劳器客户机的形式，如图6所示，共有2台效劳器和5台客户机，2台效劳器互为冗余，选用的HPProLiantDL效劳器，安装了Windows2003serverstandard版操纵系统，WinCC安装的是6.0SP4版本。5台客户机选用的是工业控制计算机，安装了Windows2000英文版操纵系统，WinCC版本和效劳器一样。选择这种方案主要是基于三方面的考虑。可靠性高：互为冗余的效劳器进展数据的定时同步，保证了数据的一致性和可靠性；开发周期短：这种形式只需开发一个效劳器的程序即可，两台效劳器互为备份程序完全一样，而客户端的PC无需编写程序，只需通过工业以太网来访问效劳器的程序即可，开发难度小而且周期短；本钱低：由于本工程通讯点多，采用其它方式购置受权的费用相对较高，这种形式客户机端只需128点的受权费用，这样总体费用大大降低。align=center图6上位监控系统配置图/align四、控制系统完成的功能固然本工程庞大，通讯点很多，但是各个子系统设备很大局部是一样，也具有一样的控制要求，因此我们将整个工程按照设备划分成的不同的功能组，这样可以增大一次开发的利用率，防止了重复开发，节省时间和本钱。1升降机的控制align=center图7升降机控制系统/align如图7所示，升降机在高位时，电动锁紧器锁紧到位，升降机上滚床无撬体，上层滚床有撬体等待，撬体经确认与EMS上的电动小车所带车体相一致，上层滚床高速把撬体送到升降机的滚床上，经变速开关变为低速，行走至占位开关停顿。电动定位器关闭到位，电动锁紧器松开到位，收到EMS空中自行电动小车允许接车信号，升降机低速升到接车位，待收到EMS空中自行电动小车允许升降机下降信号后，升降机高速下降至变速开关变为低速，低速下降到到位开关停顿。电动定位器翻开到位，待条件允许，升降机上滚床高速把撬体送到板式链的滚床。升降机高速上升至变速开关变为低速，低速上升到到位开关停顿，执行完一次循环。2举升台的控制举升台在高位，下层滚床无撬体占位，上滚床高速把撬体送到下层滚床，经变速开关变为低速，行走至占位开关停顿；举升台在高位，下层滚床占位停顿，电动定位器关闭到位，车体检测开关检测撬体上无车体，发出允许涂装送车信号，当车体检测开关检测撬体上有车体，收到涂装送车完毕信号，前面允许送车，即举升台在低位，停顿器再关闭到位，举升台在下降到位。撬体被链式移行机送到停顿器，占位开关同时占位，举升台把撬体举升高位，同时举升台举升到高位，下层滚床等待接撬体，执行完一次循环。3总装门线升降机、停顿器、推车机的控制align=center图8升降机、停顿器和推车机的控制/align如图8所示，停顿器ST01占位，停顿器ST02没占位，1#升降机在高位，停顿器ST02占位与ST01占位之间没有挪动的吊具，停顿器ST01翻开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位，停顿器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机由慢-快-慢下降到位，等装完车门，经工位工人确认后，1#升降机由慢-快-慢上升到位，停顿器ST02前面允许进车，停顿器ST01与ST02同时翻开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具从ST02推出，把吊具从ST01推至ST02占位，停顿器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机下降，执行完一次循环。应留意的是：升降机不在上升到位，停顿器ST01/ST02必须在关闭到位，推车机必须在后退到位，否那么立即停线。升降机的自动控制是工程中的难点，主要是由于升降机的自动控制假如故障就有可能将设备以及车体损坏，对一次调试成功的要求很高。升降机固然有硬件保护措施，需要特定条件，比方升降机只有在失电后，抱闸将会抱死，因此对于升降机控制程序的编写需要反复修改，模拟试验，才能保证调试中的万无一失，不会出平安事故。五、总结与评价该工程于2006年4月份进厂调试，7月份调试完毕。通过对厂方操纵员工进展相应的培训，纯熟把握了操纵技能后，他们给出了很好的评价：1该工程进步了消费效率和治理质量，显著进步了工艺程度，改善了消费环境，减轻了劳动强度，增加了企业的效益。2进步了消费的平安性，减少了事故的发生，由于该工程方案中对消费平安相当重视，设有很多急停按钮，在编写程序中，对重要设备有多重保护，进而保证了设备、人身的平安。3加大了设备可靠性，safety模块的使用对设备的输入输出点都是双重比照的，保证每个点的信号都是真实可靠，设备的故障率降低了，消费的平安性就进步了。六、应用体会1Integra标准的应用极大的进步了效率，它规定了从画图、硬件、软件和培训。这就保证了工程进度不会由于人员的调整而影响，而且这种标准也比拟适用大的工程，这样可以将工程细化，大家分工合作，由于所有的工作都是遵从标准，内容格式以及应用符号都是通用的，BBDC能在很短的时间完成开发调试，很大的局部归功于IntegraBBDC标准的应用。2自动化编程，由于该工程信号点多，WinCC程序的开发工作量大，而且有很多还是重复的工作，这种情况下，使用Excel表格将一些变量信息以及对象的属性编辑，通过WinCC中的VBA功能编程实现编辑大量的画面和对象，大大的进步了工作效率，而且将一些重要信息备份，也便于后期的维护。3Safety技术的应用，极大的进步了整个系统的可靠性，Safety模块保证了输入输出信号的可靠性，设备的平安性进步了，控制系统性能相应的改善了。