西門子S120電源模塊6SL3120-1TE21-8AA3詳解

    該焊接車間主要生產(chǎn)桑塔納2000型轎車的車身,。車間進料為沖壓車間的各種沖壓零件,，經(jīng)過焊接生產(chǎn)流水線,，先把這些各種零件焊接拼裝各種車身部件,，如汽車前圍,、后圍、前底板等部件,，再經(jīng)過總拼把這些部件拼焊成整體車身,，最后經(jīng)過補焊、打磨形成最終的白車身,，輸出到油漆車間噴漆,。該焊接車間按照沖壓零件－部件－總拼的焊接加工過程，建立了六條生產(chǎn)流水線,，分別為前圍線、后圍線,、前底板線,、底板線、總拼線和補焊線,。這六條生產(chǎn)流水線按照生產(chǎn)工藝相互剛性連接,。在這些生產(chǎn)流水線上的各個工位主要配備的是焊接機械手、焊接機械人,、多點焊機,、拉桿傳輸和空中輸送車等自動化設備組成。由44臺西門子公司的PLC分別控制這些生產(chǎn)流水線上的各種加工設備,，使其相互協(xié)調(diào)地,、連續(xù)地、自動地運行,，使車間達到每56秒鐘生產(chǎn)一部白車身的的生產(chǎn)節(jié)拍的能力,。 
A.該車間生產(chǎn)流水線投入運行時，存在兩個主要的問題： 
1.當設備上某處出現(xiàn)故障時,，由于不能很快地排除,，經(jīng)常造成整條生產(chǎn)線停機，或者整個車間停產(chǎn),，嚴重影響車間產(chǎn)量和生產(chǎn)節(jié)拍,。 
2.會發(fā)生某些焊點的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定,，不能保證白車身質(zhì)量。
B.經(jīng)過調(diào)查研究和具體分析,，發(fā)生上述問題的主要原因是： 
1.生產(chǎn)線上設備比較多,，設備比較復雜，生產(chǎn)線之間又是剛性連接,，如果某一部位發(fā)生機械,、液壓或電氣故障會造成某條生產(chǎn)線停機，維修人員要經(jīng)過一定時間的分析查找過程,，才能找到故障點,，才能排除故障。在故障的分析查找和排除的時間內(nèi),，由于生產(chǎn)線之間無緩沖,，前面的生產(chǎn)線立即停機，后面生產(chǎn)線造成空工位,，這個時間過長,，還會造成后面生產(chǎn)線停機。而故障的分析查找和排除的時間中占主要的是分析查找時間,。 
2.該車間共有兩千多把電焊槍在同時工作,，容易造成供電壓波動。如果一部分電焊槍正趕在電壓低谷通電焊接,，容易發(fā)生該焊點焊接不實,，質(zhì)量不好。
    所以,，為了快速分析查找故障和保證正常電壓通電焊接,，解決上述兩個問題，我們?yōu)檐囬g建立這套設備故障自動診斷及焊機群控系統(tǒng),。 

二. 系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構 
1.設備層 
    全車間六條生產(chǎn)線上共有PLC 44 臺,，由 S5-115U、S5-135U和S5-55U構成,。這些PLC可向系統(tǒng)提供分析設備運行狀態(tài)和分析出發(fā)生的故障點的相關信息,。但這些PLC是分散的，診斷能力,。所以,，我們的系統(tǒng)在車間建立了兩段現(xiàn)場工業(yè)總線Profibus 網(wǎng)，分別把這些PLC連接起來,。使系統(tǒng)能夠通過現(xiàn)場PLC采集和匯總生產(chǎn)線上設備狀態(tài)信息,，自動分析診斷故障。設備并網(wǎng)的具體做法是,，每臺PLC 上都插入Profibus網(wǎng)卡CP5431,，并連接在其中一段現(xiàn)場工業(yè)總線上,。（參見附圖） 
2.現(xiàn)場工程師站 
    現(xiàn)場工程師站設置在車間現(xiàn)場，是由六臺工控機組成,，分別對應著車間現(xiàn)場六條生產(chǎn)線,。這六臺工控機上都分別插有 Profibus 網(wǎng)卡CP5412，并通過該卡連接在 Profibus 的網(wǎng)上,。通過現(xiàn)場工程師站可以監(jiān)控對應的生產(chǎn)流水線,。（參見附圖） 

3.信息交換中心 
    信息交換中心是由一臺 S5-155U 構成，也稱為系統(tǒng)的主PLC,。一方面通過車間現(xiàn)場工業(yè)總線 Profibus 網(wǎng),，連接生產(chǎn)線上 44臺 PLC，采集匯總分析生產(chǎn)線上設備的故障信息,；另一方面通過工業(yè)以太網(wǎng) H1 與系統(tǒng)的管理層連接,，把分析診斷結(jié)果送到辦公室計算機上，同時又通過車間現(xiàn)場工業(yè)總線 Profibus 網(wǎng)把其分析診斷結(jié)果送回現(xiàn)場工程師站,。（參見附圖） 

4.管理層 
    系統(tǒng)的管理包括車間主任辦公室和維修辦公室的計算機,，通過工業(yè)以太網(wǎng)H1信息交換中心連接，使管理層可以實時地從信息交換中心獲得目前分析結(jié)果,，并對此分類歸檔,，形成各種報表。（參見附圖） 
5.焊機群控裝置 
    設置一臺高靈敏的電壓監(jiān)測儀,， 實時監(jiān)測車間電焊機工作時供電電壓的變化,，并把結(jié)果送入信息交換中心，通過S5－155U的中斷程序處理焊機群控信息,，經(jīng)過Prifibus-DP方式,，把控制信號高速地傳送到生產(chǎn)線上 的PLC,，使相應焊機的通電動作得以控制,。 
6.系統(tǒng)配置的軟件 
    Coros LSB/Win是系統(tǒng)主要的軟件，主要運行在管理層和現(xiàn)場工程師站的計算機上,，是系統(tǒng)主要開發(fā)平臺,。COM5431 和COM143系統(tǒng)軟件是為了管理現(xiàn)場工業(yè)總線 Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng) H1。 

三. 系統(tǒng)的主要目的 
1.采集全車間六條生產(chǎn)線上的設備運行狀態(tài)信息 
    由于 Profibus 網(wǎng)連接著現(xiàn)場PLC,，系統(tǒng)可以實時地監(jiān)測并分辨當前各生產(chǎn)設備所處的正常運行,、停機、故障等各種狀態(tài),，并在相應工控機的相應畫面上,，通過以不同的符號、圖形和顏色變化等形式顯示出來,。 
2.實時分析發(fā)生在各生產(chǎn)線上設備的故障狀態(tài)及具體部位 
    由于 Profibus 網(wǎng)絡采集各生產(chǎn)設備上的信息,，匯總到主 PLC S5－155U上集中進行分析綜合,，系統(tǒng)可以判斷出故障類型和發(fā)生故障的所在生產(chǎn)線、工位,、部位等位置信息,，隨后把判斷結(jié)果送到相應工機顯示出來，以提示維修人員,。 
4.進行有關故障信息的分析與統(tǒng)計 
    系統(tǒng)的上位管理機和工控機在工業(yè)組態(tài)軟件 CorosLSB/Win 操作平臺下,，可對從主 PLC 送來的故障信息，進行分類歸檔處理,，同時在設備維修手冊數(shù)據(jù)庫中進行檢索,，找出故障發(fā)生的位置，故障發(fā)生的原因及排除故障的主要方法,。然后該軟件把故障發(fā)生的時間,、位置、原因及排除的情況記錄到設備檔案數(shù)據(jù)庫中,，并形成各種報表,。 
5.對全車間由 PLC 控制的焊接變壓器的通電進行群控 
    利用 Profibus DP的快速 I/O的特性，對全車間電焊機供電電壓進行監(jiān)測,，按照電焊機群控原理,，對由 PLC 控制的電焊機進行排隊通電控制。 

四. 系統(tǒng)工作基本原理 
1.自動故障診斷一般方法 
    焊接車間設備絕大部分是通過油缸和氣缸來完成工件的裝夾,、上料,、下料和輸送等動作。初步統(tǒng)計該車間分布在各生產(chǎn)線上共 4 千個大大小小的油缸和氣缸,，而設備故障主要發(fā)生油缸和氣缸的部件上,，表現(xiàn)為這些缸不到位。下面分析一個油缸動作情況,，得出自動故障診斷一般方法,。設一個油缸向前運動 Q＝1，油缸經(jīng)過一定的運動時間到達前端,，則前端接近開關 得電 I_1＝1,，后端接近開關失電 I_2＝0。我們系統(tǒng)中為這個油缸設置一個計時器T,。當油缸動作 Q 信號發(fā)出,，該計時器開始計時，在設定的該油缸運動時間T_set范圍內(nèi),，相應到位接近開關得電,，即系統(tǒng)認為該油缸工作正常。如果在該油缸運動時間T_set范圍內(nèi),，相應到位接近開關未得電,，則系統(tǒng)認為該油缸發(fā)生故障

根據(jù)上述方法,，系統(tǒng)對車間設備上每個油缸和氣缸，在該設備PLC控制器都分配計時器T,，并設置相應缸運動時間T_set,，以完成自動故障診斷。 
2.焊機群控的一般方法 
    該車間有四個供電變壓器向焊機供電,，由于焊機是使用的單相電,。車間焊機基本是均勻地分別掛在車間里 12 條單相電線路上。高靈敏的電壓監(jiān)測儀分別監(jiān)視著這 12 條單相電線路,。當監(jiān)測到其中一條線路電壓低于設定的值時,，就向主PLC申請中斷。中斷程序首先檢查線路電壓低到什么程度,，再分別處理： 
   ●線路電壓在排隊工作范圍內(nèi),，中斷程序?qū)凑展に嚋试S的范圍，把掛在該線路的焊機排隊,，通過現(xiàn)場工業(yè)總線,，控制設備上PLC，讓該線路上的焊機按先后順序通電焊接,，使每個焊接都有足夠的電流工作,。 
   ●線路電壓在停機范圍內(nèi)，中斷程序通過現(xiàn)場工業(yè)總線的廣播形式通知設備PLC,，將掛在該線路的所有焊機停止工作,，直到線路電壓恢復正常范圍內(nèi)。