焊接生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

目  次

第一章 概述 
1.1 工程背景 
1.2 系統(tǒng)組成 
1.3 系統(tǒng)功能 
1.4 總體方案 

1.5 總體方案示意圖 
第二章 物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng) 

2.1 原料運(yùn)輸車與成品料運(yùn)輸車 
2.2 軌道 
2.3 起重機(jī) 
第三章 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 
3.1 控制系統(tǒng)概述 
3.2 控制目標(biāo) 
3.3 控制方案 
第四章 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 
4.1 條碼掃描系統(tǒng) 
4.2 總線傳輸系統(tǒng) 
4.3 工控機(jī) 
4.4 現(xiàn)場(chǎng)大屏幕  

第一章 概述

1.1 工程背景
      西開公司在近年的迅速發(fā)展過(guò)程中，對(duì)焊接類殼體的需求量增長(zhǎng)很快。為了適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需求，殼體車間決定將原來(lái)分散在南二跨、西三跨的中型殼體在西二跨和西三跨集成組線生產(chǎn)，建立工序銜接緊密、物流順暢、高效快捷的中型鋁殼體生產(chǎn)線。
本項(xiàng)目為西開公司南區(qū)改造項(xiàng)目中殼體車間中型殼體焊接生產(chǎn)線的控制及監(jiān)測(cè)部分。
1.2 系統(tǒng)組成
      整個(gè)焊接生產(chǎn)線系統(tǒng)可分為：物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)、焊接生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
      物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)：主要包括焊接件的運(yùn)輸、吊裝等設(shè)備；
      焊接生產(chǎn)線控制系統(tǒng)：主要包括焊接件運(yùn)輸系統(tǒng)的控制；
      現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：主要包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、看板系統(tǒng)等；
      生產(chǎn)管理系統(tǒng)：主要包括生產(chǎn)工藝的制定、生產(chǎn)效率提高、產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)、人員考核、報(bào)表打印等。
本設(shè)計(jì)方案只包括焊接生產(chǎn)線控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，其它部分方案見(jiàn)其它文檔。
1.3 系統(tǒng)功能
1) 可以對(duì)車間常用的中型殼體進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)輸任務(wù)；
2) 可以通過(guò)總控室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；
3) 可以對(duì)必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、存貯、打印等；
4) 可以現(xiàn)場(chǎng)公布生產(chǎn)情況；
5) 可以對(duì)生產(chǎn)線效率的提高提出整改意見(jiàn)。
1.4 總體方案
1) 焊接物流線采用輕軌運(yùn)輸小車方案，運(yùn)輸小車采用低壓（小于36V）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該小車應(yīng)能運(yùn)輸車間常用的焊接件，小車載重量為600Kg，供電形式可采用滑線或拖纜形式。整個(gè)物流線分為三部分：西二跨線、西三跨線及南北連接線。其中南北連接線采用人工運(yùn)輸方式，其它線均為全自動(dòng)控制；
2) 現(xiàn)場(chǎng)物流線控制系統(tǒng)分為獨(dú)立的兩個(gè)部分：西二跨線控制及西三跨線控制。兩條線均有六個(gè)工位（裝料工位、卸料工位及四個(gè)焊接工位）。采用以PLC為核心的控制單元。
3) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為信息收集、信息處理及信息發(fā)布三個(gè)部分，采用以工控機(jī)為核心的系統(tǒng)。信息收集部分采用ProfiBus DP協(xié)議，通過(guò)RS485總線將信息從控制現(xiàn)場(chǎng)傳送到監(jiān)測(cè)中心。利用條碼掃描系統(tǒng)收集產(chǎn)品信息，掃描系統(tǒng)通過(guò)總線將信息傳送到工控機(jī)。信息處理部分主要利用工控機(jī)來(lái)完成，采用VB或其它軟件編制數(shù)據(jù)管理及相應(yīng)的分析、處理程序。信息發(fā)布部分采用現(xiàn)場(chǎng)大屏幕LED板及LCD液晶屏來(lái)完成。
4) 整個(gè)系統(tǒng)要求有較強(qiáng)的抗干擾性。
1.5 總體方案示意圖

 

第二章 物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)
       西二跨生產(chǎn)線的物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)由一輛原料運(yùn)輸車、一輛成品料運(yùn)輸車、二根軌道、二臺(tái)下支撐懸臂起重機(jī)、二部高架起重機(jī)組成; 西三跨生產(chǎn)線的物流線及生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)由一輛原料運(yùn)輸車、一輛成品料運(yùn)輸車、二根軌道、一臺(tái)下支撐懸臂起重機(jī)、一部高架起重機(jī)組成。其中運(yùn)輸小車的結(jié)構(gòu)均一樣。
2.1 原料運(yùn)輸車與成品料運(yùn)輸車
       原料運(yùn)輸車負(fù)責(zé)將原料從來(lái)料存放區(qū)輸送到各個(gè)工位，焊接完畢后，由成品料運(yùn)輸車送到臨時(shí)存放區(qū)。兩輛運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式是一樣的。小車軌距700mm，長(zhǎng)2000mm左右，寬1000mm左右，4輪，小車應(yīng)能裝載車間常用焊接件，焊接件具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)其它文檔。為安全其見(jiàn)，其驅(qū)動(dòng)采用小于等于36V的低壓供電，電纜形式可采用滑線或拖線形式，但要求工作可靠，維修方便。每輛小車均可單獨(dú)控制。小車行駛速度20m/min。有斷電制動(dòng)功能，定位精度5cm以內(nèi)。
2.2 軌道
       軌道是由兩條鋼軌組成，寬0.7m，長(zhǎng)40m左右，以布置圖為準(zhǔn)。具體型號(hào)可結(jié)合小車選擇。
2.3 起重機(jī)
       二臺(tái)下支撐懸臂起重機(jī)用于四個(gè)工位對(duì)焊接件的吊運(yùn)，二部高架起重機(jī)分別用于原料存放區(qū)及臨時(shí)存放區(qū)焊接件的吊運(yùn)。西三跨線需一臺(tái)下支撐懸臂起重機(jī)完成裝料工作。

圖2.2布置圖

第三章 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

       中型殼體加工單元西二跨物流現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：PLC控制柜、裝料工位控制臺(tái)、四個(gè)一焊工位控制臺(tái)、卸料工位控制臺(tái)、6個(gè)限位開關(guān)（或光電開關(guān)或接近開關(guān)，下同）及相應(yīng)的控制電纜等組成。西三跨物流現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)與西二跨相近：PLC控制柜、裝料工位控制臺(tái)、四個(gè)二焊工位控制臺(tái)、卸料工位控制臺(tái)、8個(gè)限位開關(guān)及相應(yīng)的控制電纜等。下面以西二跨線為目標(biāo)敘述，西三跨線在中間補(bǔ)充說(shuō)明。
3.1 控制系統(tǒng)概述
       針對(duì)殼體焊接車間惡劣的操作環(huán)境，采用PLC控制系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)物流系統(tǒng)的控制。控制系統(tǒng)由PLC控制柜及工位控制臺(tái)組成。PLC控制柜用于承裝PLC控制器以及用于兩個(gè)運(yùn)輸車的電動(dòng)機(jī)控制電路的安裝，需有一定的屏蔽措施。工位控制臺(tái)用于該工位的操作人員控制運(yùn)輸車輛接送原料及成品料、顯示目前運(yùn)輸狀態(tài)或故障報(bào)警等。
3.2 控制目標(biāo)
1. 運(yùn)輸車的運(yùn)動(dòng)描述
       原料運(yùn)輸車用于運(yùn)輸焊接殼體到指定焊接工位，成品料運(yùn)輸車用于運(yùn)輸焊接完畢的殼體到卸料工位；兩輛運(yùn)輸車應(yīng)協(xié)同工作，不能出現(xiàn)互相抵觸的動(dòng)作；當(dāng)某一工位正在使用運(yùn)輸車時(shí)，其它工位暫時(shí)不能控制該小車；小車速度不能大于20m/min；運(yùn)輸小車停止時(shí)不能有過(guò)多的滑行。
2. 控制要求
1） 系統(tǒng)能判斷物流運(yùn)輸車的當(dāng)前位置；
2） 系統(tǒng)具有避免運(yùn)輸車相撞的功能或措施；
3） 每個(gè)工位均可召喚和送出運(yùn)輸車；
4） 每個(gè)工位具有顯示目前運(yùn)輸車是否可用的功能
5） 每個(gè)工位具有尋求幫助的功能；
6） 系統(tǒng)具有重要故障報(bào)警功能；
7） 系統(tǒng)具有緊急停車功能；
8） 系統(tǒng)具有基本的啟動(dòng)自檢功能；
9） 系統(tǒng)具有一定的防止誤操作功能；
10） 系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。
3.3 控制方案
1. 硬件系統(tǒng)
1） 控制器的選型
       PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但是在PLC控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過(guò)于惡劣或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。PLC使用環(huán)境溫度通常在0℃ ～55℃范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽(yáng)光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。
    PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC 系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,不同接地點(diǎn)間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地,如果電纜屏蔽層兩端都接地,就存在地電位差,有電流流過(guò)屏蔽層。當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)（如雷擊時(shí)）,地線電流將更大。
根據(jù)PLC的特點(diǎn)及本項(xiàng)目的要求，該系統(tǒng)的控制器選擇西門子的S7-200系列CPU226。它具有24個(gè)輸入及16個(gè)輸出端口。圖為其外形圖，附錄給出了該控制器的各種性能參數(shù)。

                                                       圖3.1  SIMATIC S7-200  系列PLC外形圖
2） 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定
從系統(tǒng)的功能要求來(lái)看，我們需要的輸入點(diǎn)數(shù)為26個(gè)（西二跨）及28個(gè)（西三跨），輸出點(diǎn)數(shù)為26個(gè)，為了滿足需要，還需另外擴(kuò)展模塊，選取一塊 EM223 16入DC24V/16繼電器出模塊。圖3.2為西二跨線輸入輸出配置圖, 圖3.3為西三跨線輸入輸出配置圖。

                                              圖3.2 西二跨物流控制系統(tǒng)PLC端口布置圖

 

                                                     圖3.3 西三跨物流控制系統(tǒng)PLC端口布置圖

 

3） PLC端口及符號(hào)名表設(shè)置
根據(jù)控制系統(tǒng)的功能描述及實(shí)際需要，確定出PLC的端口配置及相應(yīng)的符號(hào)名如表所示：
表3.1 端口分配及符號(hào)名表
符號(hào) 地址 功能
LoadFinishButton I0.0 原料車裝載完成按鈕：裝料完成后需按此按鈕，否則裝料完成指示燈常亮，各工位原料車按鈕無(wú)效
UnloadFinishButton I0.1 成品料卸料完成按鈕：成品料卸料完成后需按此按鈕，否則卸料完成指示燈常亮，各工位成品料車按鈕無(wú)效
ARawCarComeButton I0.2 A工位原料車來(lái)按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕原料車來(lái)；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
ARawCarGoButton I0.3 A工位原料車去按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕，原料車去；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
ARipeCarComeButton I0.4 A工位成品料車來(lái)按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車來(lái)；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
ARipeCarGoButton I0.5 A工位成品料車去按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車去；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
BRawCarComeButton I0.6 B工位原料車來(lái)按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕原料車來(lái)；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
BRawCarGoButton I0.7 B工位原料車去按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕，原料車去；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
BRipeCarComeButton I1.0 B工位成品料車來(lái)按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車來(lái)；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
BRipeCarGoButton I1.1 B工位成品料車去按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車去；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
CRawCarComeButton I1.2 C工位原料車來(lái)按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕原料車來(lái)；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
CRawCarGoButton I1.3 C工位原料車去按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕，原料車去；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
CRipeCarComeButton I1.4 C工位成品料車來(lái)按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車來(lái)；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
CRipeCarGoButton I1.5 C工位成品料車去按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車去；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
DRawCarComeButton I1.6 D工位原料車來(lái)按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕原料車來(lái)；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
DRawCarGoButton I1.7 D工位原料車去按鈕：當(dāng)原料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕，原料車去；當(dāng)原料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
DRipeCarComeButton I2.0 D工位成品料車來(lái)按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車來(lái)；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
DRipeCarGoButton I2.1 D工位成品料車去按鈕：當(dāng)成品料車指示燈為綠時(shí)，按此按鈕成品料車去；當(dāng)成品料車指示燈為紅時(shí)，該按鈕失效
ABPosition(APosition) I2.2 西二跨：AB工位限位開關(guān),常開;閉合時(shí),原料或成品料車在此工位
西三跨:A工位限位開關(guān),常開;閉合時(shí),原料車或成品料車在此工位
(BPosition) I2.3 僅西三跨:B工位限位開關(guān),常開;閉合時(shí)，原料或成品料車在此工位
CDPosition(CPosition) I2.4 西二跨：CD工位限位開關(guān),常開;閉合時(shí),原料或成品料車在此工位
西三跨:C工位限位開關(guān),常開;閉合時(shí),原料或成品料車在此工位
(DPosition) I2.5 僅西三跨:D工位限位開關(guān),常開,閉合時(shí),原料或成品料車在此工位
RailStart I2.6 原料端限位開關(guān)：常開；閉合時(shí)，原料車到達(dá)裝料區(qū)；此處兩個(gè)限位開關(guān)并聯(lián)。
RailEnd I2.7 成品料端限位開關(guān)：常開；閉合時(shí)，成品料車到達(dá)接料區(qū)；此處兩個(gè)限位開關(guān)并聯(lián)。
AHelpCallButton I3.0 A工位呼叫按鈕，在該工位有需要幫助時(shí)，按此鈕
BHelpCallButton I3.1 B工位呼叫按鈕，在該工位有需要幫助時(shí)，按此鈕
CHelpCallButton I3.2 C工位呼叫按鈕，在該工位有需要幫助時(shí)，按此鈕
DHelpCallButton I3.3 D工位呼叫按鈕，在該工位有需要幫助時(shí)，按此鈕
RawCarWalkToRight Q0.0 原料車電機(jī)正轉(zhuǎn)：為1時(shí)，原料車向右運(yùn)動(dòng)（在加工區(qū)面向軌道方向，下同）
RawCarWalkToLeft Q0.1 原料車電機(jī)反轉(zhuǎn)：為1時(shí)，原料車向左運(yùn)動(dòng)
RipeCarWalkToRight Q0.2 成品料車電機(jī)正轉(zhuǎn)：為1時(shí)，成品料車向右運(yùn)動(dòng)
RipeCarWalkToLeft Q0.3 成品料車電機(jī)反轉(zhuǎn)：為1時(shí)，成品料車向左運(yùn)動(dòng)
ARawCarUseLight Q0.4 A工位原料車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，原料車正在行進(jìn)中。針對(duì)西三跨，還有慢閃狀態(tài)，此時(shí)表示正在等待裝車。
ARawCarNoUseLight Q0.5 A工位原料車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位原料車不可用，閃爍表示有故障
ARipeCarUseLight Q0.6 A工位成品車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，成品料車正在行進(jìn)中。
ARipeCarNoUseLight Q0.7 A工位成品車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位成品料車不可用，閃爍表示有故障
BRawCarUseLight Q1.0 B工位原料車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，原料車正在行進(jìn)中。針對(duì)西三跨，還有慢閃狀態(tài)，此時(shí)表示正在等待裝車。
BRawCarNoUseLight Q1.1 B工位原料車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位原料車不可用，閃爍表示有故障
BRipeCarUseLight Q1.2 B工位成品車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，成品料車正在行進(jìn)中
BRipeCarNoUseLight Q1.3 B工位成品車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位成品料車不可用，閃爍表示有故障
CRawCarUseLight Q1.4 C工位原料車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，原料車正在行進(jìn)中。針對(duì)西三跨，還有慢閃狀態(tài)，此時(shí)表示正在等待裝車。
CRawCarNoUseLight Q1.5 C工位原料車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位原料車不可用，閃爍表示有故障
CRipeCarUseLight Q1.6 C工位成品車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，成品料車正在行進(jìn)中
CRipeCarNoUseLight Q1.7 C工位成品車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位成品料車不可用，閃爍表示有故障
DRawCarUseLight Q2.0 D工位原料車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，原料車正在行進(jìn)中。針對(duì)西三跨，還有慢閃狀態(tài)，此時(shí)表示正在等待裝車。
DRawCarNoUseLight Q2.1 D工位原料車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位原料車不可用，閃爍表示有故障
DRipeCarUseLight Q2.2 D工位成品車指示（綠）：綠燈常亮表示可用，閃爍表示此工位運(yùn)作正常，成品料車正在行進(jìn)中
DRipeCarNoUseLight Q2.3 D工位成品車指示（紅）：紅燈常亮表示此工位成品料車不可用，閃爍表示有故障
AHelpCallLight Q2.4 A工位呼叫幫助時(shí)，該燈亮
BHelpCallLight Q2.5 B工位呼叫幫助時(shí)，該燈亮
CHelpCallLight Q2.6 C工位呼叫幫助時(shí)，該燈亮
DHelpCallLight Q2.7 D工位呼叫幫助時(shí)，該燈亮
LoadFinishLight Q3.0 原料車裝載完成指示：原料車到達(dá)裝料區(qū)后此指示燈亮，直到按原料裝載完成按鈕；此燈亮?xí)r，所有工位原料車不可用
針對(duì)西三跨時(shí)，有相應(yīng)工位需要料時(shí)此燈才亮。
UnloadFinishLight Q3.1 成品料卸料完成指示燈：成品料車到達(dá)卸料區(qū)后，此指示燈亮，直到按成品料卸料完成按鈕；此燈亮?xí)r，各工位不能操作
（No1NeedLight） Q3.2 （僅西三跨）:需要1號(hào)料指示燈。當(dāng)工位需要1號(hào)料時(shí)，該燈亮。裝料時(shí)，應(yīng)根據(jù)該燈信息裝載相應(yīng)焊接件。
（No2NeedLight） Q3.3 （僅西三跨）:需要2號(hào)料指示燈。當(dāng)工位需要2號(hào)料時(shí)，該燈亮。裝料時(shí)，應(yīng)根據(jù)該燈信息裝載相應(yīng)焊接件。
  
4） 功率需求
       根據(jù)表中的核算，該電源功率方案可行。也可以采用外部24V電源。
 功率需求表
CPU電源預(yù)算 5VDC 24VDC
CPU 226 AC/DC/繼電器 1000mA 400mA
減
CPU226，14輸入  24*4mA= 96mA
CPU 223，16輸入 80mA 16*4=64mA
CPU 223，16輸出  16*9mA=144mA
  
等于
電流平衡 5VDC 24VDC
總電流平衡 +920mA +96mA
5） PLC運(yùn)行前的狀態(tài)
PLC運(yùn)行前，所有輸入開關(guān)為常開；所有輸出為斷開狀態(tài)。
6） 安全電路設(shè)計(jì)
a) 避免將低壓信號(hào)線和通訊電纜與交流電線和高能快速切換直流電線放在同一個(gè)盒內(nèi), 另外，必須在設(shè)備的上方和下方至少留出25毫米的空間。此外至少留出75毫米的深度。
b) 確保PLC及其相關(guān)裝置的所有公共導(dǎo)線連接均接地至一個(gè)單點(diǎn)。該單點(diǎn)應(yīng)當(dāng)直接與系統(tǒng)接地相連。
c) 為了獲得進(jìn)一步電氣噪聲保護(hù)，建議所有的直流電公共回線與同一個(gè)單點(diǎn)接地相連。將24VDC傳感器電源公共導(dǎo)線（M）與接地連接。
d) 所有的接地線路必須盡量縮短，應(yīng)當(dāng)使用較大型號(hào)的電線，例如2 mm2（14 AWG）。
e) 在為PLC設(shè)計(jì)布線時(shí)，提供一個(gè)同時(shí)從PLC電源、所有的輸入、輸出線路切斷電源的單個(gè)斷路開關(guān)。提供過(guò)電流保護(hù)，例如熔絲或斷路器，以便限制供電線路上的電流；為可能遭受雷電電涌襲擊的所有線路安裝適當(dāng)?shù)碾娪恳种圃O(shè)備。
f) 使用屏蔽線路，獲得防止電氣噪聲的最佳保護(hù)。通常，在PLC位置將屏蔽線路接地可提供最佳結(jié)果。
g) 在為由外接電源供電的輸入線路布線時(shí)，需在該線路中包括一臺(tái)過(guò)電流保護(hù)設(shè)備。由來(lái)自PLC的24VDC傳感器電源供電的線路無(wú)須安裝外接保護(hù)裝置，因?yàn)閭鞲衅麟娫匆呀?jīng)是限制電流電源，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況選擇。
h) 本系統(tǒng)采用的PLC為繼電器輸出型，可用于直流電或交流電負(fù)載，不提供內(nèi)部保護(hù)設(shè)備。安裝時(shí)應(yīng)考慮交流負(fù)載抑制電路，在大多數(shù)應(yīng)用中，增加一個(gè)氧化變阻器（ MOV）會(huì)限制峰值電壓，并為內(nèi)裝線路提供保護(hù)。請(qǐng)核實(shí)MOV的工作電壓至少應(yīng)超過(guò)額定線路電壓20%。可適當(dāng)加裝繼電器，以提高系統(tǒng)可靠性。
7） 工位控制臺(tái)的選型
       工位控制臺(tái)共有六個(gè)，一個(gè)裝料工位、一個(gè)卸料工位和四個(gè)焊接工位。
       其中焊接工位從左到右（站在操作工位面向軌道）分別稱A、B、C、D工位。其結(jié)構(gòu)相同，圖3.4為各工位控制臺(tái)設(shè)計(jì)方案。求助按鈕按下后，按鈕上的燈亮，同時(shí)該工位前方的求助燈（建議為警燈形式，24V）以明顯方式顯示，再次按該按鈕使其復(fù)位，相應(yīng)的燈滅。求助燈具體放置位置參考總布置圖。工位控制臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)便于操作，外形美觀，作工精細(xì)。整體色調(diào)以暗色為主，注意防止焊渣及灰塵進(jìn)入。

                                                                       3.4 焊接工位控制臺(tái)設(shè)計(jì)方案

       裝料工位控制臺(tái)西二跨與西三跨有所不同。對(duì)于西二跨，控制臺(tái)上有“急�！卑粹o、帶有紅燈的“料車準(zhǔn)備好”按鈕，可復(fù)位，該紅燈與按鈕不互聯(lián)。對(duì)于西三跨，還需加二個(gè)紅燈，分別對(duì)應(yīng)“母線焊接料（1號(hào)料）”及“滅弧焊接料（2號(hào)料）”，提示裝載何種料。西三跨的“料車準(zhǔn)備好指示燈”放在西二跨，可參見(jiàn)布置圖。裝料工位控制臺(tái)的高度要合理，避免與吊裝件相碰。
       卸料工位控制臺(tái)上有“急�！卑粹o、帶有紅燈的“料車準(zhǔn)備好”按鈕，可復(fù)位，該紅燈與按鈕不互聯(lián)。卸料工位控制臺(tái)的高度要合理，避免與吊裝件相碰。
8） 確定運(yùn)輸車位置方案
        采用限位開關(guān)、光電開關(guān)或接近開關(guān)的形式來(lái)確定，實(shí)現(xiàn)容易，簡(jiǎn)單，成本低。其中原料裝料端及成品料卸料端的限位開關(guān)分別為兩個(gè)，并聯(lián)，用于安全及邏輯功能實(shí)現(xiàn)。
9） 控制柜及電源選型方案
       車間電源為三相四線制，控制柜放在宜于操作，離焊接區(qū)要有一定的距離，控制柜要有相應(yīng)的抗干擾設(shè)計(jì)。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的線形及顏色，如電機(jī)A線用黃色，B線用藍(lán)色，C線用紅色，N線用褐色，PE線用黃綠色。其它控制線用一定顏色或不同線號(hào)來(lái)區(qū)別，以利于安裝、維修、調(diào)試等。
西二跨與西三跨控制柜可以放在一起，也可以分成兩個(gè)柜子，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定�？刂乒竦脑O(shè)計(jì)要有利于維修，保養(yǎng)。
控制系統(tǒng)所有電氣元件要選用名牌產(chǎn)品，同時(shí)硬件設(shè)計(jì)上要考慮小車電機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖。
2. 軟件系統(tǒng)
1） 總體流程
       整個(gè)軟件共分四個(gè)模塊：主程序、賦初值子程序、初始化子程序、故障處理子程序、通訊模塊。
2） 各模塊功能
       主程序模塊：主要完成正常工作程序的處理。
       賦初值子程序：本子程序只運(yùn)行一次，主要用于對(duì)所用到的各變量進(jìn)行賦初值，確保程序在一個(gè)可控制的環(huán)境中運(yùn)行。
       初始化子程序：該子程序主要完成生產(chǎn)線運(yùn)行前使兩部小車回到各自起始位置的任務(wù)。
       故障處理子程序：如果系統(tǒng)有故障時(shí)，使各工位的紅燈以1s的周期閃爍，且使生產(chǎn)線停止運(yùn)行。故障代碼如表所示，但必須通過(guò)專用儀器或在總控室查看。故障處理完成后，系統(tǒng)通需重新加電運(yùn)行。生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)依靠上位機(jī)記憶。
       通訊模塊負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通訊，如果采用上位機(jī)組態(tài)軟件完成，該部分可省略。
3） 符號(hào)表
為了方便程序的編制，在制定了端口設(shè)置表之后，另定義如下的符號(hào)表。

表3.2 符號(hào)表
Always_On
SM0.0 該位始終為1
First_Scan SM0.1 PLC第一次掃描時(shí)為1
Data_Lost SM0.2 保持?jǐn)?shù)據(jù)丟失時(shí)為1
Seconds_Flash SM0.5 此位每0.5s接通，0.5s斷開一次
RawCarWalkingRight V0.0 原料車電機(jī)正轉(zhuǎn)狀態(tài)（向右行走）
RawCarWalkingLeft V0.1 原料車電機(jī)反轉(zhuǎn)狀態(tài)（向左行走）
RipeCarWalkingRight V0.2 成品料車電機(jī)正轉(zhuǎn)狀態(tài)（向右行走）
RipeCarWalkingLeft V0.3 成品料車電機(jī)反轉(zhuǎn)狀態(tài)（向左行走）
RipeCarUsing V0.4 成品料車若正在使用為1
RawCarUsing V0.5 原料車若正在使用為1
ARawCarUsing V0.6 若A工位正在使用原料車且小車正在行進(jìn)中
BRawCarUsing V0.7 若B工位正在使用原料車且小車正在行進(jìn)中
CRawCarUsing V1.0 若C工位正在使用原料車且小車正在行進(jìn)中
DRawCarUsing V1,1 若D工位正在使用原料車且小車正在行進(jìn)中
ARipeCarUsing V1.2 若A工位正在使用成品料車且小車正在行進(jìn)中
BRipeCarUsing V1.3 若B工位正在使用成品料車且小車正在行進(jìn)中
CRipeCarUsing V1.4 若C工位正在使用成品料車且小車正在行進(jìn)中
DRipeCarUsing V1.5 若D工位正在使用成品料車且小車正在行進(jìn)中
  
RawCarWaitEnd V2.0 當(dāng)原料車在裝料區(qū)，為1時(shí)原料車等待時(shí)間結(jié)束
RipCarWaitEnd V2.1 當(dāng)成品料車在卸料區(qū)，為1時(shí)成品料車等待時(shí)間結(jié)束
RawCarEnableRight V2.2 原料車電機(jī)正轉(zhuǎn)使能，為1時(shí)，可以正轉(zhuǎn)
RawCarEnableLeft V2.3 原料車電機(jī)反轉(zhuǎn)使能，為1時(shí)，可以反轉(zhuǎn)
RipeCarEnableRight V2.4 成品料車電機(jī)正轉(zhuǎn)使能，為1時(shí)，可以正轉(zhuǎn)
RipeCarEnableLeft V2.5 成品料車電機(jī)反轉(zhuǎn)使能，為1時(shí)，可以反轉(zhuǎn)
ARawCarEnable V3.0 A工位原料車使能，為1可用，為0不能用
BRawCarEnable V3.1 B工位原料車使能，為1可用，為0不能用
CRawCarEnable V3.2 C工位原料車使能，為1可用，為0不能用
DRawCarEnable V3.3 D工位原料車使能，為1可用，為0不能用
ARipeCarEnable V3.4 A工位成品料車使能，為1可用，為0不能用
BRipeCarEnable V3.5 B工位成品料車使能，為1可用，為0不能用
CRipeCarEnable V3.6 C工位成品料車使能，為1可用，為0不能用
DRipeCarEnable V3.7 D工位成品料車使能，為1可用，為0不能用
SysException V4.0 當(dāng)有某種故障出現(xiàn)時(shí)為1
InitComplete V4.1 為0時(shí)正在初始化，為1時(shí)初始化完畢
RawCarState VW100 為零，預(yù)留
RawCarPosition VW102 原料車目前的位置：0，1，2，3，4，5，6
RipeCarState VW104 為零，預(yù)留
RipeCarPosition VW106 成品料車目前的位置：0，1，2，3，4，5，6
RawCarCurrentCaller VW108 呼叫原料車的工位：ASCII碼：NA=無(wú)工位呼叫
RipeCarCurrentCaller VW110 呼叫成品料車的工位：ASCII碼：NA=無(wú)工位呼叫
ARawCarComeTime VW112 原料車從起始到A工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
BRawCarComeTime VW114 原料車從起始到B工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
CRawCarComeTime VW116 原料車從起始到C工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
DRawCarComeTime VW118 原料車從起始到D工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
ARawCarGoTime VW120 原料車從A工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
BRawCarGoTime VW122 原料車從B工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
CRawCarGoTime VW124 原料車從C工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
DRawCarGoTime VW126 原料車從D工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
ARipeCarComeTime VW128 成品料車從起始到A工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
BRipeCarComeTime VW130 成品料車從起始到B工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
CRipeCarComeTime VW132 成品料車從起始到C工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
DRipeCarComeTime VW134 成品料車從起始到D工位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
ARipeCarGoTime VW136 成品料車從A工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
BRipeCarGoTime VW138 成品料車從B工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
CRipeCarGoTime VW140 成品料車從C工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
DRipeCarGoTime VW142 成品料車從D工位到起始位的運(yùn)行時(shí)間限制；超過(guò)此時(shí)間，小車將自動(dòng)停止并故障報(bào)警
CarWaitTime VW144 小車在各工位的最少等待時(shí)間
ErrorNumber VW146 故障代碼，見(jiàn)故障代碼表
4） 故障代碼

表3.3   故障代碼表
故障代碼 含    義
 西三跨        西二跨
122 限位開關(guān)壞 限位開關(guān)壞
123 成品料車與原料車過(guò)于接近 成品料車與原料車過(guò)于接近
200 原料車從起始到A工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 原料車從起始到AB工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
201 原料車從起始到B工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
202 原料車從起始到C工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 原料車從起始到CD工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
203 原料車從起始到D工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
210 原料車從A工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 原料車從AB工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
211 原料車從B工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
212 原料車從C工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 原料車從CD工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
213 原料車從D工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
300 成品料車從起始到A工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 成品料車從起始到AB工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
301 成品料車從起始到B工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
302 成品料車從起始到C工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 成品料車從起始到CD工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
303 成品料車從起始到D工位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
310 成品料車從A工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 成品料車從AB工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
311 成品料車從B工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
312 成品料車從C工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 成品料車從CD工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
313 成品料車從D工位回到起始位的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 未用
編號(hào)規(guī)則：
第1位表示類型：1-總體 2-原料車 3-成品料車
第2位代表方向：0-從起始點(diǎn)到各工位 1-從各工位到起始點(diǎn)
第3位代表工位：1-A  1-B  2-C  3-D

 

第四章 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
       現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能為：將控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳到控制中心，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后在控制中心顯示、打印或在現(xiàn)場(chǎng)以大屏幕的形式顯示。該部分由條碼掃描系統(tǒng)、總線傳輸系統(tǒng)、工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)大屏幕、軟件處理等幾部分組成。
4.1 條碼掃描系統(tǒng)
       西二跨線與西三跨線分別設(shè)置一臺(tái)掃描槍，該掃描槍負(fù)責(zé)記錄進(jìn)入生產(chǎn)線的焊接件號(hào)碼，此碼為一維條碼。系統(tǒng)將該信息直接傳到控制室的工控機(jī)內(nèi)的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，可采用485總線傳輸，網(wǎng)絡(luò)中可作為一個(gè)站點(diǎn)，其接口設(shè)置在裝料工位控制臺(tái)側(cè)面。
4.2  總線傳輸系統(tǒng)
       兩條焊接線控制系統(tǒng)PLC、條碼系統(tǒng)使用485總線與上位工控機(jī)通訊，通訊距離大約150m，使用ProfiBus-DP 協(xié)議完成組網(wǎng)通訊。各站點(diǎn)采用西門子通訊模塊，最好采用中繼器將站點(diǎn)地線隔離起來(lái)，以增加可靠性。
4.3  工控機(jī)
       工控機(jī)放在監(jiān)測(cè)中心，主要任務(wù)有：通過(guò)組態(tài)軟件完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集，通過(guò)管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理結(jié)果通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)大屏幕顯示。工控機(jī)選用市場(chǎng)上較成熟的名牌產(chǎn)品，并配備相應(yīng)的板卡，該工控機(jī)應(yīng)有一定的擴(kuò)展性。
4.4  現(xiàn)場(chǎng)大屏幕
       現(xiàn)場(chǎng)大屏幕采用三臺(tái)LED顯示屏及一臺(tái)液晶顯示屏完成，具體布置參見(jiàn)總布置圖。使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)專門用于兩塊大LED板的同步顯示，該兩塊LED顯示屏顯示內(nèi)容一樣，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于小LED板的顯示，還有一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于液晶屏幕顯示，采用42英寸以上的屏幕。LED屏擬采用雙色顯示，3.75mm規(guī)格，具體尺寸根據(jù)顯示內(nèi)容確定，具體廠家可選用市場(chǎng)上知名的廠家�，F(xiàn)場(chǎng)大屏幕及液晶屏幕距監(jiān)測(cè)中心距離大約150m。具體顯示內(nèi)容由工控機(jī)管理軟件來(lái)完成。
       工控機(jī)與其它計(jì)算機(jī)的通訊可通過(guò)局域網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用VB軟件或其它相關(guān)軟件開發(fā)顯示軟件。