西门子6GK7243-1EX01-0XE0物优价廉
1．前言
A3车型是奇瑞公司的战略转型车型，为打造五星安全品质，对该车型提出更加苛刻的质量要求。焊装车身的制造水平提高依赖于先进的焊接设备，公司引进柯马公司的自动化生产线，完成车身下部和车身总成的焊接任务，以符合更高的焊接质量要求。
部分 A3自动化生产线设计纲领
第二部分 电气控制系统
第三部分 点焊机器人系统
第四部分 其他系统
4.1 滚床系统
4.2 OPENGATE
4.3 机械化输送悬链和BUFFER
4.4 车型识别和生产管理系统
4.5 激光检测系统
4.6 安全系统
部分A3自动化生产线设计纲领
主要负责A3三厢和A3两厢两种车型白车身总成的生产，下部线和主焊线是混线自动化生产线，年产能约为20万辆。
车身下部线完成发动机仓、前地板、后地板等总成零件的拼装焊接工作，适应车身下部高强度的焊接要求。主要由27台机器人完成焊接工作、零件抓取，整条线还包括自动化输送悬链，零件缓存器。
主焊线主要是完成车身下部、侧围、顶盖、包裹架等总成的拼装焊接工作。由滚床、OPENGATE、和31台机器人组成。
主焊线OP130工位为在线激光检测系统，由4台机器人带动激光检测系统，对车身尺寸关键点进行在线检测。
第二部分 电气控制系统
A3自动化生产线共有两个部分组成,分为车身下部线和主焊线,有5条空中输送线,工艺流程为发动机仓、前地板、后地板分别由3条输送线输送至车身下部线，车身下部经空中输送至主焊线，然后通过空中输送线输送至调整线。
整条生产线有车型识别系统一套，辊床一套、涂胶设备8套、COMAU机器人62台，采用SICK的安全保护设备，采用带有安全集成功能的CPU 416F-2的西门子PLC。控制部分的采用工业以太网和PROFIBUS（现场总线）连接，见图控制部分示意图。
控制部分示意图
现场总线PROFIBUS,是用了7层模型的1、2层，精简的结构保证了数据的高速传输。主要应用于现场分散的I/O设备。PROFIBUS-DP网络由以下几部分组成（如图2）：1主控器（PLC）;2现场I/O模块（ET200S），用于连接各种I/O设备；3其他智能装置，如变频器，触摸屏等；4.网络附件（交换机等）。它能够直接完成设备的顺序、连锁、闭环控制，完成过程参数的采集以及报警功能。
PLC下面的从站模块通过两条PROFIBUS支路进行硬件配置分别有1.MPI网络的网络模块配置2.DP网络的模块配置。PLC与PLC之间的通讯通过DP/DP COUPLER完成。PLC与PLC之间的通讯通过DP/DP COUPLER完成
两条自动化生产线和5条空中输送线由CPU 416－2DP、CPU 315－2DP的13台西门子PLC控制。PLC可向系统提供分析设备运行状态和发生故障点的信息。每条生产采用1台西门子人机界面PC870进行控制，通过自身的MPI接口与PLC连接，内部安装西门子组态监控软件WINCC。整条生产线采用两种总线模式，PLC与机器人间及PLC与I/O设备之间采用PROFIBUS现场总线进行通讯。PLC与PLC间的通讯全部采用西门子生产的CP443—1交换机进行通讯和数据交换。
机器人和人机界面采用PROFIBUS通讯协议，开关、电磁阀、按钮、指示灯、I/O从站等全部采用现场总线，区域内PLC间的通讯通过DP/DP Coupler进行信号交换，区域间的PLC通过工业以太网进行通讯。这种总线的组合方式，节约了大量的接线工作，同时实现对整个系统的控制，过程状态显示、故障报警信息的显示，使得整个系统操作简便、维护方便、可靠性高。
西门子的人机界面HMI为整条生产线的运行与维修提供了强大的保证。在机器人界面上通过组态软件进行动态调试、人机界面按操作菜单分为工位平面布置图见图2、各设备状态图见图3等。人机界面能够显示线内的设备分布状态、并用不同的颜色显示设备的不同状态、如运行、停止、故障等信息。子菜单内可显示PLC与I/O的状态图3，显示变频器（）、机器人的故障信息见图4。当有故障时能自动弹出报警信息，并对报警信息进行记录进行归档统计，保留历史故障记录ZAOCHE168.com，为日后维修与点检设备时提供参考依据。
设备平面布置图
设备状态
网络通讯监控
设备故障信息
所有的操作界面使用西门子公司的HMI，避免了传统的面板接线复杂、劳动强度大、观察、维修不方便的弊病。在该生产线中成功地应用了西门子公司的SIMATIC产品的技术，其中Profibus场总线和工业以太网技术在该系统中起到关键作用。
第三部分 点焊机器人系统
在汽车焊接工艺中，点焊占整车焊焊接的很大一部分，奇瑞A3自动化生产线焊接系统主要由点焊机器人系统系统组成。点焊机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、点焊控制器、自动电极修磨机、自动工具交换装置、气动点焊钳、水气供应的水气控制盘等。
A3点焊机器人系统全部采用COMAU工业机器人及相关设备。这些点焊机器人通过控制系统可以进行A3两厢车型和三箱车型的自动识别和切换。
焊接机器人系统
焊接机器人是典型的机电一体化高科技产品，功能强大、操作简便。点焊机器人系统的控制方式是：由机器人控制柜通过通信网络同生产线PLC西门子控制柜构成机器人焊接生产系统。机器人系统内的点焊控制器、自动电极修磨机、自动工具交换装置、水气控制盘等装置由机器人控制。机器人系统根据上位PLC的车型信号输入来调用对应的机器人焊接程序进行车身装配焊接。
3.1中频焊接技术的应用
为了使A3获得更加优异的碰撞性能，在A3的车身结构中，大量的采用高强度钢板，同时纵梁等关键结构采用激光拼焊钢板，传统的工频焊接技术无法使得在焊接高强度钢板时获得好的剪切强度和抗疲劳强度。为了克服工频焊接技术的弊病，在车身下部线采用中频焊接。在A3线中采用BOSCH中频焊接控制器和NIMAK的中频焊钳。
应用背景
聚氨酯涂料属于一种新材料领域建筑防水材料，技术含量高,由于其具有环保，无污染、防水效果好、涂层弹性好、粘结力强、抗老化等特点，使其在建筑防水领域得到了广泛的应用。项目分为一、二期，长远规划为10万吨/年，目前是一期年产15,000吨环保型聚氨酯涂料生产线，全厂自动化系统采用了GE的PPS系统。为国内已投入运行的生产线中投资规模大，控制先进的项目。
客户需求
项目工期紧，控制系统立项到完成现场实施只有近4个月的时间。控制工艺复杂，这就要求系统具有简单、方便的特点。还要具有以下特点：
1、稳定，要保持连续生产。
2、高开放性和先进性，希望选用具有技术的产品，同时由于规划的需要，要求产品有好的开放性和拓展能力，以便以后进行扩建。
3、价格和产品的性能也是用户关注的两点。
人机界面部分：
采用新的 PPS（Proficy Process System） 软件，共设两台站，一台为工程师站（工程师站兼操作员站），另一台为操作员站兼历史数据站运行Proficy Historian及软件。工程师站的主要功能在于实现过程系统控制策略的设计、开发和文档生成以及可视化显示画面组态，工程师站还能够兼操作员控制台使用。操作员站兼历史数据站负责提供可视化显示画面、趋势图、PID 面板和系统的报警列表以及历史趋势的记录功能，操作员能够对过程控制器进行监视控制并确认报警，操作员站界面选用了代表当今的HMI软件Proficy HMI/SCADA–iFIX。
控制器部分：
采用一对冗余的PACSystems RX7i控制器,通过以太网与上位机连接。GE公司提供的PACSystems RX7i 控制器是一款行业的高性能控制器，主频高达600MB，用户内存可达64MB，数据同步速率可达2.12G波特率，每一个扫描周期同步2次，主、从控制器可真正做到无扰切换。控制逻辑组态符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模块。支持高速冗余，备用控制器等待在热备状态、作为主控制器的镜像。支持100Mbps EGD 以太网 I/O协议，以实现在子系统控制器和系统可视化软件中通讯。
I/O 卡件部分：
采用GE公司的VersaMax I/O模块。VersaMax I/O具有导轨式安装，维护方便、支持热插拔、可自动配置（不需要硬件组态就能被系统自动识别）等特点。采用这种解决方案既满足了用户对连续运行稳定、可靠的要求，又满足了用户节约投资成本的意愿。卡件种类包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。
控制工艺
生产过程包括了原料储罐、原料计量、原料配比、反应釜加热升温、反应釜真空、反应釜降温、出料计量等控制。需要控制的对象包括储罐、原料计量槽，泵槽连锁、反应釜温度压力控制及连锁以及变频控制等，在整个过程中，温度、压力及原料配比控制尤为关键。控制方案涉及到自动、手动、配方管理、微控、滞后、连锁等控制手段。其中，典型的工艺方案摘要如下：
1) 甲组分生产工艺
将聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反应釜，搅拌升温，真空脱水至含水<0.15%后降温，投入异氰酸及阻聚剂，聚合反应后降温，真空脱泡，出料包装入库。
2) 乙组分生产工艺
将煤焦油、含水多元醇废液、氯油、填充料投入反应釜中，升温搅拌，经真空脱水后，冷却降温，投入不含水多元胺及各类助剂，搅拌均匀后，出料包装入库。
整个控制系统具有：
1) 方便美观的操作员站界面。系统工艺图如下：
图1：真空系统图
图2：原料储罐系统图
2）集中的历史数据库。系统采用统一的数据库系统记录过程实时数据和报警事件信息。
3）系统采用冗余的高性能控制器，确保了系统的稳定运行。
4）易扩展性和开放性。系统可以根据需要增加控制器和操作站，并且不影响原系统的运行。同时，系统具有很好的开放性，可方便的与第三方设备通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。
实施结果
采用PPS方便了系统控制策略的生成，采用统一数据库变量名，简化了系统开发和维护的时间。高性能的控制器提升了运行效率，提供的解决方案大程度的保护了用户的投资。同时，由于PPS 系统良好的拓展性，确保了用户能够顺利实施二期项目。随着用户对 PPS 系统的不断熟悉，可以预期，PPS 系统更多的优点将不断被用户应用于生产过程中，给用户带来更大的利益，同时也为GE带来更高的声誉
1 引言
现代船舶设备系统的日趋高性能化、结构模块化。船舶机舱监测系统在远洋船舶中是一个必备的系统，其关系到远洋船舶安全、可靠运行。它能准确可靠地监视机舱内各种动力设备的运行状态及运行参数。运行设备发生故障时，能自动发出声光报警信号并进行报警打印记录。它还能定时地把有关运行参数进行打印制表。在自动化机舱中，设备的运行状态、运行参数值及故障报警状态都集中控制室的监视屏上，轮机人员不必到机舱去巡视，就能在集中控制室内能了解到所有设备的运行状态及其参数值，从而可以减轻轮机管理人员的劳动强度，改善工作条件，及时发现设备的运行故障，提高设备运行的可靠性。
为此，本文介绍了基于PLC控制的远洋船舶机舱监测系统，并开发了一套组态环境下的监测软件。
2 系统介绍
远洋船舶设备由主机系统、净油机系统、油柜系统、空压机系统、舵机系统、锅炉系统、废油焚化炉、发电机组、应急发电机系统以及泵等设备子系统组成，每一个设备都是24小时不间断运行，例如主机，主机系统是船舶的心脏，必须保证主机在航行期间可靠、稳定运行。在此期间，监测系统要求时刻监测主机系统的转速、冷却水温度、燃油进出口温度、滑油进出口温度以及主机排气温度等，这些参数涉及到4-20mA、600℃以上的温度信号和600℃以下的温度信号，信号种类繁多，增加了系统的复杂度。其系统组成框架如图1所示。
图1 机舱监测报警系统组成
各种类型的传感器(开关量、4-20mA、PT100、热电阻等)采集各类信号，并不停地将这些信号送入显示单元(微机LCD)，在显示屏上显示各个监测通道的当前值;一旦有监测发生越限情况，报警信号就被送入延伸报警控制单元、打印记录单元及警报器控制单元，其中打印记录单元可以即时打印发生报警的各参数值;警报器控制单元启动集控室和机舱的扬声器，以此提示轮机管理人员;同时，起动延伸报警装置，并在公共场所、轮机长房间、值班轮机员房间等输出声光报警信号;在驾驶台的报警监视屏上也有声光提示信号输出。
主电源和应急电源都具有自检功能;在系统发生报警后，可以在集控室应答，消声消闪。
3 硬件实现
该套监视系统包括对一台14缸的主机、三台发电机、一台锅炉、一套焚烧炉、两套空压机和一套舵机的主要工况参数显示和参数检测报警、及其它设备的运行状态指示。系统共检测118个模拟量，128个开关量。为此采用了S7-200CN PLC 226作为系统总控制器，并扩展7个16I/O的EM223 CN数字量模块，模拟量采集模块采用研华ADAM与PLC通过485总线通;监测上位机采用了研华嵌入式工控机UNO-2160，通过PPI方式组成一个网络，实现对船舶机舱设备的实时监测。其系统架构图，如图2所示。
图2 基于PLC船舶机舱监测系统框架图
本系统在监视与报警工作时，所有开关量模块都通过西门子S7-200CN PLC扩展模块EM223 CN采集输入，三类模拟量4-20mA、600℃以上的温度信号和600℃以下的温度信号通过ADAM采集输入，在通过485总线送入西门子S7-200CN PLC，在PLC中集中处理，然后送到上位机和其他设备，如指示灯，扬声器等。 此外，外部按钮可以发出指令通过西门子S7-200CN PLC发出控制命令，启动、停止各类泵等相应的设备。
作为一个远洋运行船舶必不可少的系统，其主要具备以下功能：
(1) 故障报警：当系统检测到故障时，系统发出声光报警，在应答后，系统停止声音输出，指示灯平光;消除报警后，指示灯灭。
(2) 参数显示与报警的指示：在系统的软件界面上可以查阅当前被监测的参数值，并以不同颜色显示正常与否的参数。
(3) 打印记录：系统接有一个报警记录打印机，当产生报警时，系统同时启动打印机，打印当前的报警，便于轮机管理人员查阅，与航海日志的记录。
(4) 延时报警：当产生温度或液位等报警时，系统延时几秒后，输出报警，便于误报警。
(5) 闭锁报警：该功能用于检修系统时，能够单个检查。
(6) 延伸报警：系统可将报警信息延伸到各个轮机员的房间，将报警信息传送给相关的轮机管理人员。
(7) 失职报警：当发生报警后，一段时间内没有轮机人员去应答，系统就会产生全船报警，以提醒值班人员的失职。
(8) 功能试验：系统具有自检功能。
4 监测系统软件实现
在西门子S7-200CN PLC中实现的控制逻辑流程图，如图3所示。
图3 船舶机舱监测系统控制逻辑流程图
系统监测软件采用以bbbbbbs平台，在组态王的开发环境下实现的。组态王具有可视化操作界面，丰富的图库、高度灵活的动画连接;拥有全面的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印变量导入导出功能，支持实时、历史数据的分布式保存强大的脚本语言处理，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布方便的配方处理，丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块的功能特点。
本系统软件具有如下功能：
(1) 参数列表显示，按序或分组显示所有机舱参数条目。包括参数序号、名称、当前值、单位、上限值、下限值以及报警状态。 并可以翻屏连续显示。
(2) 参数图表显示，以虚拟仪表形式显示主/辅机有关参数。关于主机的排气温度、冷却水温度等;关于辅机的有发电机组有关的压力和温度等。
(3) 曲线显示，将有关参数分实时和历史曲线分别描述，其中实时曲线随着时间的推移在界面上描写出一条相应数值的曲线;而历史曲线能让操作员随时可以查看某一参数过去2天内的参数变化情况，即可以复现其2天内的工况。
(4) 报警查询功能是，当某一监测点发生越限报警时，系统自动弹出报警窗口，并能在该窗口中查询到该监测点的相关情况。
(5) 用户管理功能，本系统共设三类用户，分别是系统管理员用户、轮机长用户和操作员用户。其中系统管理员用户是给机务老轨等公司管理级操作使用的，其操作权限为大，可以设置轮机长用户和操作员用户，修改相关参数，如报警上下限;轮机长用户是给船舶老轨操作使用，其操作权限为其次，也可修改相关参数;操作员用户是给船舶一般的值班轮机员使用，其无法修改有关参数和设置用户，权限低。
5 结论
本系统主控制器采用了西门子S7 200CN PLC，其紧凑的结构，良好的扩展性能，强大的指令功能，利用485标准的通信口进行信息传送, 并自行设计相应接口而组成的船舶机舱巡回监测报警系统充分应用了该微型PLC的硬件资源，发挥了其软件优势。输入输出采用差动方式，提高了抗干扰能力，同时，主机和多台终端可以全部并联在一对双绞线上进行多机通讯，节省了传输线，所以本系统小但功能齐全，稳定性好。为用户带来极大的方便;在近两年的实际运行中未出现故障，为船舶的安全、可靠的航运起到了非常重要的作用，同时也为航运公司带来了巨大经济效益。
