西門子控制單元6SL3055-0AA00-3AA1

系統(tǒng)的主要目的

１．采集全車間六條生產(chǎn)線上的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息
　　由于 Profibus 網(wǎng)連接著現(xiàn)場PLC,，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測并分辨當(dāng)前各生產(chǎn)設(shè)備所處的正常運(yùn)行,、停機(jī),、故障等各種狀態(tài)，并在相應(yīng)工控機(jī)的相應(yīng)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(shí)時(shí)分析發(fā)生在各生產(chǎn)線上設(shè)備的故障狀態(tài)及具體部位
　　由于 Profibus 網(wǎng)絡(luò)采集各生產(chǎn)設(shè)備上的信息,，匯總到主 PLC S5－155U上集中進(jìn)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(yīng)工機(jī)顯示出來，以提示維修人員,。

３．進(jìn)行有關(guān)故障信息的分析與統(tǒng)計(jì)
　　系統(tǒng)的上位管理機(jī)和工控機(jī)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(jìn)行分類歸檔處理,，同時(shí)在設(shè)備維修手冊數(shù)據(jù)庫中進(jìn)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(shí)間,、位置、原因及排除的情況記錄到設(shè)備檔案數(shù)據(jù)庫中,，并形成各種報(bào)表,。

４．對全車間由 PLC 控制的焊接變壓器的通電進(jìn)行群控
　　利用 Profibus DP的快速 I/O的特性，對全車間電焊機(jī)供電電壓進(jìn)行監(jiān)測,，按照電焊機(jī)群控原理,，對由 PLC 控制的電焊機(jī)進(jìn)行排隊(duì)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(shè)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(jì)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(shè)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(shè)一個油缸向前運(yùn)動 Q＝1，油缸經(jīng)過一定的運(yùn)動時(shí)間到達(dá)前端,，則前端接近開關(guān) 得電 I_1＝1,，后端接近開關(guān)失電 I_2＝0,。我們系統(tǒng)中為這個油缸設(shè)置一個計(jì)時(shí)器T。當(dāng)油缸動作 Q 信號發(fā)出,，該計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí),，在設(shè)定的該油缸運(yùn)動時(shí)間T_set范圍內(nèi)，相應(yīng)到位接近開關(guān)得電,，即系統(tǒng)認(rèn)為該油缸工作正常,。如果在該油缸運(yùn)動時(shí)間T_set范圍內(nèi)，相應(yīng)到位接近開關(guān)未得電,，則系統(tǒng)認(rèn)為該油缸發(fā)生故障,。系統(tǒng)自動分析的結(jié)果列表如下：

　　根據(jù)上述方法，系統(tǒng)對車間設(shè)備上每個油缸和氣缸,，在該設(shè)備PLC控制器都分配計(jì)時(shí)器T,，并設(shè)置相應(yīng)缸運(yùn)動時(shí)間T_set，以完成自動故障診斷,。


２．焊機(jī)群控的一般方法
　　該車間有四個供電變壓器向焊機(jī)供電,，由于焊機(jī)是使用的單相電。車間焊機(jī)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(dāng)監(jiān)測到其中一條線路電壓低于設(shè)定的值時(shí)，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(duì)工作范圍內(nèi),，中斷程序?qū)凑展に嚋?zhǔn)許的范圍,，把掛在該線路的焊機(jī)排隊(duì)，通過現(xiàn)場工業(yè)總線,，控制設(shè)備上PLC,，讓該線路上的焊機(jī)按先后順序通電焊接，使每個焊接都有足夠的電流工作,。

　?。€路電壓在停機(jī)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(shè)備PLC,，將掛在該線路的所有焊機(jī)停止工作,，直到線路電壓恢復(fù)正常范圍內(nèi)。

五. 系統(tǒng)主要功能及實(shí)現(xiàn)方法

１．系統(tǒng)的工作方式
　　由于系統(tǒng)的絕大部分硬件都是采用西門子公司SIMATIC 工業(yè)型產(chǎn)品,，就保證了系統(tǒng)全天24 小時(shí)不間斷的正常工作,。特別是系統(tǒng)的信息交換中心采用是 S5-155U，車間現(xiàn)場采用是Profibus 網(wǎng)絡(luò),，管理層采用是工業(yè)以太網(wǎng) H1,，這些都具有在惡劣的環(huán)境下可以高度可靠工作的工業(yè)產(chǎn)品,，可以常年的不停機(jī)地工作。這樣就保證了系統(tǒng)可以在幾年之內(nèi)不間斷地監(jiān)測生產(chǎn)線設(shè)備,，連續(xù)采集設(shè)備信息和生產(chǎn)信息,，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性,。

２．生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)信息
　　由于生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程是由現(xiàn)場生產(chǎn)線上的 PLC控制的,，而且 這些 PLC 都掛在 Profibus 上，這樣信息交換中心,，即主 PLC 可以通過該網(wǎng)采集現(xiàn)場 PLC 的所有 I / O 的信號。信息交換中心對這些信號經(jīng)過匯總和分析,，判斷出全車間各生產(chǎn)線各部分的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),，并把這些運(yùn)行狀態(tài)存入信息交換中心內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)塊DB。同時(shí)這些運(yùn)行狀態(tài)信息是隨著信息交換中心(主PLC)運(yùn)行周期而實(shí)時(shí)刷新的?，F(xiàn)場的工程師站和管理層的計(jì)算機(jī)分別通過 Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng) H1 ,，訪問信息交換中心內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)塊，而得到生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息,，再經(jīng)過 Coros LSB/Win動態(tài)圖形畫面,，生動、形象地顯示出生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),。
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３．設(shè)備故障自動診斷,、分析與統(tǒng)計(jì)
　　＊當(dāng)生產(chǎn)線上設(shè)備發(fā)生故障時(shí),，信息交換中心通過Profibu網(wǎng)可以立即監(jiān)測到,。信息交換中心依據(jù)下面四個方面，判斷出故障發(fā)生的具體內(nèi)容和位置,，并在在現(xiàn)場工程師站和管理層的計(jì)算機(jī) Coros LSB/Win 的動態(tài)圖形畫面上詳細(xì)顯示：
　　a. 現(xiàn)場維修人員提供的經(jīng)驗(yàn),；
　　b. 分析動作不到位信號；
　　c. 由故障歷史記錄而形成的發(fā)生幾率,；
　　d. 該設(shè)備 PLC 程序的邏輯分析,。


　　＊信息交換中心按照發(fā)生故障性質(zhì)確定出故障類型：機(jī)械故障,、電器故障,、液壓故障、氣動故障等,。信息交換中心按照所發(fā)生故障對設(shè)備運(yùn)行影響程度確定出故障等級：將要故障,、次要故障和主要故障。信息交換中心按照發(fā)生故障特征和維修記錄提示出排故方法,。在現(xiàn)場工程師站和管理層的計(jì)算機(jī) Coros LSB/Win 的動態(tài)圖形畫面上,，故障類型和排故方法以文字形式顯示,，故障等級以不同顏色和閃爍程形式顯示。

　?。晒芾韺拥挠?jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)備故障統(tǒng)計(jì),，其內(nèi)容主要包括：
　　a. 每臺設(shè)備每天的發(fā)生的故障信息記錄；
　　b. 設(shè)備按照故障發(fā)生類型進(jìn)行周,、月,、季和年統(tǒng)計(jì)；
　　c. 每臺設(shè)備的故障率和開通率,；
　　d. 各條生產(chǎn)線的故障率和開通率,；
　　e. 全車間設(shè)備的故障率和開通率；
４．車間生產(chǎn)信息自動統(tǒng)計(jì)
　　在 Profibus 絡(luò)的支持下,，系統(tǒng)自動采集各生產(chǎn)線的產(chǎn)量信息,，并存入信息交換中心的數(shù)據(jù)塊中。通過管理層的計(jì)算機(jī)的 Coros LSB/Win 界面形成下例各種生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表：
　?。獙?shí)時(shí)顯示各條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍及變化狀況,；

　　＊實(shí)時(shí)顯示各條生產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)量及變化狀況,，顯示當(dāng)日 和近七日內(nèi)每天的生產(chǎn)產(chǎn)量變化過程,；

　　＊車間在一年內(nèi)每天的白班和夜班的生產(chǎn)產(chǎn)量記錄,；

　?。囬g生產(chǎn)產(chǎn)量的周報(bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表,。
５．焊機(jī)群控
　　當(dāng)電壓監(jiān)測裝置監(jiān)測出車間供電電壓低于正常供電電壓時(shí),，主 PLC 上的中斷輸入模板 (6ES5 451-4UA13) 將接收到電壓監(jiān)測裝置發(fā)出的信號，主 PLC 刻進(jìn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序,。中斷服務(wù)程序根據(jù)焊機(jī)群控原理,，通過 Profibus 網(wǎng)，向設(shè)備上的PLC發(fā)出工作指令,，使各焊機(jī)按一定的順序工作,。

六. 結(jié)論和意義

１．該系統(tǒng)對對用戶的設(shè)備排故維修提供了比較切實(shí)可行的便利手段，改變了過去那種單憑經(jīng)驗(yàn)診斷故障的工作方法,。在計(jì)算機(jī)的幫助下,，只要生產(chǎn)設(shè)備有故障發(fā)生，系統(tǒng)都能比較準(zhǔn)確,、迅速地確定故障具體位置或方位,，并提供排故方法。這樣極大地縮短了故障查找和排故時(shí)間，保證了設(shè)備能夠盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常,。

２．由于該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)量自動統(tǒng)計(jì),，代替了過去需要很多時(shí)間的手工抄報(bào)統(tǒng)計(jì)工作，提高了車間生產(chǎn)管理的自動化程度,。同時(shí)該系統(tǒng)也給車間提供了生產(chǎn)動態(tài)調(diào)度的手段,，通過管理層計(jì)算機(jī)了解當(dāng)前車間各生產(chǎn)線、各部分生產(chǎn)狀態(tài),，可以發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的生產(chǎn)瓶頸,，使得車間管理者及時(shí)地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整。

３．焊機(jī)群控過去在國內(nèi)還無法實(shí)現(xiàn),，現(xiàn)在系統(tǒng)利用西門子公司的 PLC 和 Profibus 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)群控,。這對電焊機(jī)的焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高有了一定的保證。

４．在該系統(tǒng)中成功地應(yīng)用了西門子公司 SIMATIC 產(chǎn)品的技術(shù),，其中 Profibus 現(xiàn)場總線和 H1工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的作用,，它們把系統(tǒng)的各部分構(gòu)成一個統(tǒng)一體；主 PLC S5-155U以運(yùn)行速度高,、大存儲量技術(shù)保證系統(tǒng)信息的采集、綜合分析和傳送能夠可靠,、準(zhǔn)確地進(jìn)行,；Coros LSB/Win制作的人機(jī)界面速度快、效率高,，而且易操作,、使用友好方便