西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0一级代理

西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0一级代理

　
　　一、系统概述
　　　　汽车制造厂的输送线和装配线是一个非常复杂的控制系统，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔离开关、急停开关、接近开关、光电开关、传送机、张紧器、提升机、举升台等许多执行机构。奇瑞公司二期工程总装车间采用两条装配线、四种车型混线生产，自动化程度很高，控制系统复杂。整个控制系统分中央控制室和四个远程控制站，组成一个全厂工业局域网，远程控制柜PLC通过以太网将自己所控制的区域的生产情况传送至中央控制室的计算机系统。
　　
　　二、系统选型及特点
　　　　PLC（可编程逻辑控制器）作为在复杂控制系统中替代电磁继电器顺序控制而出现，从它诞生起，就具有良好的发展的前景和广阔的前途。随着总线控制和网络的出现和应用，PLC如虎添翼，不断向各个行业渗透。现在，在工业上几乎每个行业都可以看到PLC的身影。
　　
　　　　我公司根据自动化控制人员在产品实际应用上的经验和总结，在认真分析国际上的控制系统公司的产品的基础上，以及鉴于一期工程采用罗克韦尔自动化公司A-B品牌的PLC产品的良好运行状况，所以二期工程仍采用了A-B品牌的PLC，来控制整个车间的生产情况。
　　
　　　　作为罗克韦尔自动化公司旗下拥有百年历史的品牌，A-B品牌PLC在全球工业界享有盛名。PLC-5系列PLC作为A-B品牌家族中成熟的产品，拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。
　　
　　　　此外，罗克韦尔自动化公司的软件众多，功能强大，对A-B的产品有广泛的支持。有RSLogix 5、RSLogix 500、RSLogix 5000、SLC 500-A.I.系列编程软件，控制网组态软件RSNetWork等一系列梯形图编程软件包，为罗克韦尔自动化公司的产品提供了可靠的通讯能力、强大的编程功能和zhuoyue的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能。
　　
　　　　经过深思熟虑，终我们确定了罗克韦尔自动化公司的PLC-5可编程序控制器、RSLogix 5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView监控软件组成的自控系统，来控制总装车间整个生产装配线，实现各项功能，满足整个车间对自动化控制系统的要求。此外，奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔自动化公司的A-B品牌PLC。
　　
　　　　我们选择的PLC-5/40E CPU，内存容量大，数据处理能力强，网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。
　　PLC-5/40E CPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：
　　
　　1.RUN（运行）
　　　　在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件，创建或删除数据文件，或通过编程软件改变操作模式。
　　
　　2.PROG（编程）
　　　　在编程模式时，用软件编程不能改变操作模式
　　
　　3.REM（远程）
　　　　通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。
　　RSLogix 5编程软件具有可靠的通讯能力、强大的编程功能和zhuoyue的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能： 
　　·诊断和故障查找工具 
　　
　　·可靠的通讯功能 
　　
　　·统一的项目视图 
　　
　　·灵活的梯形图逻辑 
　　
　　·符号编程 
　　
　　·可选的梯形图视图 
　　
　　·容易的通信组态
　　
　　　　利用RSLogix 5梯形逻辑编程软件，可以优化系统性能，节省项目开发时间，提高生产率。
　　　　上位机监控软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，它使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，用RSView32组态软件能开发出较强的组合画面： 快速灵活的画面切换 
　　
　　·灵活有效的报警方式 
　　
　　·强大的功能和简单直观的操作方式 
　　
　　·灵活实用的设置功能 
　　
　　·实用的管理功能
　　
　　　　利用上位机监控软件RSView32，坐在中央控制室，就可以监控现在的一切机械化设备，对现场的生产情况一目了然。
　　
　　三、系统结构与配置
　　　　罗克韦尔自动化公司的通讯网络分为三层：信息层、控制层和设备层。信息层应用以太网，用于全厂的数据采集和程序维修。控制层应用控制网、DH+、DH485、远程I/O网络。设备层应用DeviceNet网络，用于底层设备的低成本、高效率信息集成。
　　罗克韦尔自动化采用基于生产者/客户模式的通讯技术的控制网，即传送对时间有苛刻要求的控制信息，同时对其他的信息如对时间无苛求的信息也能传送，不会影响对时间苛求信息的传送。该控制网具有以下的特点： 
　　
　　连续性 
　　
　　传送与梯形逻辑程序的扫描异步
　　　　以一个与用户在I/O映象表中所设定的通讯速率相等或更快的速率传送，保证了控制网中的数据准确、可靠、快速的发送、传递、接受和处理。
　　
　　　　总装车间控制系统是一个基于DeviceNet网络的现场总线控制系统。控制系统由一个中央控制柜和四个远程控制柜组成，并与上位机和企业以太网相连。系统的低层是设备控制层，主要完成生产设备的现场控制与监控；控制网主要是通过上位机完成对全车间生产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；上层是EtherNet网络，EtherNet网络与公司的企业资源管理（ERP）系统连接，向ERP系统提供整个车间的生产数据。 
　　
　　主控制柜组成 
　　
　　远程控制柜（一）组成 

　　3.1 中央控制室
　　　　中央控制室采用RSView32组态软件。RSView32是高度集成、基于组件并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件。RSView32通过开放的技术扩展了您的视野，达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。RSView32除了具备高质量人机界面监控软件的功能外，还提供独特的系列工具来大限度地提升生产率。
　　
　　　　中央控制室承担了数据管理、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在中央控制室设有操作员工作站，操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况，并可下达操作控制指令，指挥整个车间生产，实现车间自动化控制。
　　
　　中央控制室主要完成以下功能：
　　　　控制操作：在中央控制室能对全系统被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，手动或自动执行顺序控制，PLC控制方式的切换及对现场PLC参数设定值的修改等。
　　显示功能：用图形实时地显示各PLC站被控设备的运行工况；动态显示生产线工艺流程图，并能在流程图上选择弹出多级细部详图；动态显示各种信号的数值和范围清单，通过按钮、开关、信号灯、颜色等手段实时生动地表示出来。
　　
　　数据管理：能建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。
　　数据处理：利用实时数据和历史数据，计算主要生产指标。
　　报警功能：当装配线出现故障时，工人按下呼人开关和急停开关，装配线停止运行，把故障信息输入到报警表、屏幕显示报警信息、打印机输出报警信息、声光报警，并可依据报警信息推出相应的动态画面。
　　报表功能：即时报表、日报表、月报表、年报表。
　　安全功能：按不同操作级别分级加密，并记录操作人员工号和所有操作信息。
　　打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。
　　
　　3.2 双行道板式输送机系统
　　　　总装车间有两套双行道板式输送机系统。本系统由四柱叉式提升机、助推器、回转举升台、传送机、和接近开关等设备组成。每套双行道板式输送机系统由两条平板输送线组成，平行回转运行，是一种非常复杂的控制技术，在国内处于技术的地位。该输送线可以很大程度上降低工人的劳动强度，提高生产效率。但相对而言控制系统技术要求就比较大，难度高，设备控制和调试起来非常困难，是控制中的难点和重点，要求控制系统的各个部分互相紧密配合，不能出现半点差错。
　　
　　　　同时在四柱叉式提升机的控制系统中取一个信号，用来控制吊具从宽推杆积放式悬挂输送链的双行道板式输送机上或从双行道板式输送机到宽推杆积放式悬挂输送链上之间的紧密衔接，杜绝差错和故障的出现。并在现场设有自动/手动切换箱，预防生产过程中紧急事故的出现。
　　
　　3.3 车型吊具识别系统
　　　　在油漆车身上料点，操作人员通过录入计算机将当前吊具号及车的信息输入到录入计算机，录入计算机将吊具号通过以太网传送至PLC，PLC进行堆栈存储。
　　
　　　　另外录入计算机将车的信息通过识别系统写头写入载码体，并通过以太网将吊具号及车的信息传送至上位机及在录入计算机内存储，当录入完毕后给PLC发出信号。
　　
　　　　上位机作出与输送线相对应的画面及参数，通过PLC给出的指针及录入计算机给出的信息进行显示并与PLC给出的堆栈信息进行比较，上位机根据信息及要求控制出入库的道岔及停止器。
　　
　　　　当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
　　
　　　　在库存入口处的识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据库存及车的信息控制入库区的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
　　
　　　　库区出口处，上位机根据计划及库区信息通过以太网控制停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
　　
　　　　载车吊具入口处，上位机根据识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据车的信息控制道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
　　
　　　　在装配悬链整车下线提升机前一工位处（ST48）设置识别系统读头，现场仪表板上线处设置显示计算机及打印机各一台，当车通过ST48工位时，读头将载码体信息读入，并在计算机处显示。
　　
　　　　发动机上线完毕后，通过以太网发一信息计算机消除。计算机能依次显示三个车的信息，并能打印当天的产量及参数。
　　
　　3.4 吊具储存区
　　　　总装车间吊具存储区分空吊具存储区和油漆车身吊具存储区。其中油漆车身吊具存储区由九条宽推杆积放式悬挂输送链系统组成，用来存储不同的车型和同种车型的不同颜色的车身的吊具。
　　
　　　　控制系统需要区分吊具的类型的类型，在吊具进入存储区和出存储区时需要鉴别吊具的类型，并与已经输入的信息进行比较，作出吊具应该进入哪一条悬挂输送线存储区，或者哪种吊具从悬挂输送线存储区出去。
　　
　　　　在空吊具存储区前有一个坏吊具识别和检修区，把需要检修的吊具送入检修区，进行维修，正常的空吊具进入吊具存储区。
　　
　　四、结束语
　　　　总装车间的控制系统的特点也是难点有两方面：一是要切实保证设备运行的安全性，在生产过程中出现点微小的故障都可能产生重大的安全事故，和巨大的经济损失；二是控制系统复杂的连锁关系，从载油漆车身的吊具上线到成品车下线，包括工艺链和快速链之间的衔接，需要设备的各个环节紧密配合，不能出现丝毫的差错。通过应用罗克韦尔自动化公司的软硬件产品和技术，保证系统的安全和可靠性，灵活地实现了复杂的连锁任务，终得到控制的要求。
　　
　　　　总装车间控制系统自动化程度较高，数据采集量大，控制站多，系统可靠性要求较高。通过采用罗克韦尔自动化公司的产品和技术，系统基本达到设计要求，运行效果较好，运行稳定、可靠，具有较高的机电一体化水平。同时，该系统设计合理，安全可靠，减轻了工人的劳动强度，减少了设备运行的故障率，提高了生产效率。终获得用户的一致赞扬和好评。

引言

    在工业生产中，人们常常面临着数据采集与管理。作为工厂自动化的三大支柱可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller），由于其安全可靠，广泛的用于数据采集与控制。生产过程中，要监视PLC内部的数据与运行状况，选用市场上的人机界面或组态软件，虽然功能丰富，但大都价格昂贵，在一些中小规模的生产场合，人们希望能自己用语言开发一个简易实用的通信程序。使用Visual Basic 6.0，开发串行通信程序时，有两种方法，一种是用bbbbbbs API函数，另一种是用VB支持的通信控件MSCOMM。以下介绍使用通信控件方式实现通讯

1.硬件

    采用SC-09编程电缆，连接PC串口与PLC编程口实现通讯。

2．PLC编程口的通信协议简介

    
    通信格式：
     
    波特率9600，偶校验，8位数据位，一位停止位。 具体请参考有关资料，以下举例说明其通讯格式

    1）、DEVICE READ（读出软设备状态值）

    计算机向PLC发送：
    
 
3．具体程序说明

    MSComm控件简介用来提供简单的串行端口通信功能，也可以用来创建功能完备、事件驱动的通信工具。Mscomm控件提供了一系列标准通信命令的使用界面。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口再连接到其它设备（如调制解调器、PLC），发出命令，交换数据，以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。

    数据读与写采用函数bbbbb和output
 
（1）窗口加载程序
    Private Sub bbbb_Load（） 
    MSComm1.CommPort = 1 ‘选择COM1口 
    MSComm1.Settings = "9600,e,7,1" 
    If mscomm1.portopen=false then mscomm1.portopen=true
    End Sub
 
（2）数据读取子程序：
 
    Public Function GetData（ByVal StartAddress As bbbbbb, ByVal GetBytes As     Integer, ByVal Hex_Bytes As bbbbbb） As bbbbbb 
    MSComm1.bbbbbLen = GetBytes ＊ 2 + 4 
    MSComm1.Output = STX + CMD_Read + StartAddress + Hex_Bytes + ETX + GetSumChk（CMD_Read + StartAddress + Hex_Bytes + ETX） 
    ‘传送数据组成：起始符+命令+首地址+数据位+结束符+和检验码 

铜铝管对焊机是用于铜铝管对焊的专用设备。由于采用可编程控制器PLC作为控制系统，其时间控制精度高，可达s，为实现铜铝管的优质焊接，并与PLC高控制精度相匹配，必须设计制造出高精度的执行机构。
本文分析了铜铝管焊接工艺过程及其特点，将焊接工艺过程分解为6个动作，其中包含的运动均为直线运动，从而考虑采用液压缸或气缸作为执行机构的主要部件。经比较，决定采用气动系统设计铜铝管对焊机的执行机构。夹具也是执行机构中关键部件之一，故本文也较详细分析设计了铜铝管对焊机的配套夹具。

1铜铝管焊接工艺过程分析

    由于铜铝管材整体形状不限，故只考虑管端部附近形状。待焊接的铜管端部为锥形，铝管始终为圆柱形，如图1（a）、（b）所示。焊接中，铜管向铝管相对运动，当铜管插入铝管与其接触后，接通焊接回路，铜铝管间产生大电流，使两管发热，铝管温度接近熔点，铜铝开始结合，当铜管运动到位，切断焊接回路，待铜铝管结合牢固后，焊接过程结束。图1（c）给出了焊接后的铜铝管接头示意图。这种焊接方式具有许多优点，如结合面宽，焊接强度高；易于实现，生产成本低；不受管材整体形状限制；一次成形好，外形美观等。实践证明，这种接头方式特别适用于制冷行业。

2铜铝管焊接工艺过程动作分解

    由前述，可将铜铝管焊接工艺过程分解为6个动作，如图2（a）～（f）所示。

    （1）上料与定位：由于管材整体形状未定，假设已有上料机构或人工上料。上料后，铜管、铝管共要确定5个自由度，即除轴向转动外的5个自由度。实践证明，5个自由度中，轴向定位精度对焊接质量影响较小，而径向、绕坐标轴转动的定位精度对焊接质量影响较大；

    （2）夹紧：定位后必须夹紧，确保焊接过程中，铜管、铝管完全处于控制系统控制之下。由于管材整体形状未定，及确保焊接质量，在铜铝管端面附近夹紧。

    （3）推进；夹紧后，铜管、铝管轴向还存在一定距离，在焊接过程中需要相对位移。采用铜管向铝管插入的方式完成推进动作；

    （4）焊接：在铜管与铝管接触后，接通焊接回路，在铜铝管间将产生大电流，使铜铝管发热温升，温度接近铝的熔点。直到铝管将铜管锥面全部包住，停止推进，切断焊接回路；

    （5）松开：待铜铝管焊接接头温度有所下降，连接牢固后，松开夹具，下料；

    （6）退回：下料后，推进机构退回原位，准备下次焊接。
        铜铝管焊接工艺过程动作分解，为执行机构设计提供了可靠的依据。

3执行机构的原理设计

3.1执行机构整体结构设计

    由前述可知，对焊机执行机构各动作都是直线运动。考虑到焊接过程中，夹紧力和推进力都不是很大，焊接φ8×1的铜铝管，夹紧力和推进力大约在 1000N，采用气动系统来实现铜铝管的夹紧和推进。气动系统的优点主要有：工作介质为空气，易于获取及排放，不污染环境，实现了绿色生产；比液压系统响应快，动作迅速；易于实现过载保护；气体管路为塑料管，裁剪、连接都很容易，且可承受一定变形。图3给出了铜铝管对焊机执行机构整体示意图。

3.2气动系统设计

    铜铝管对焊机由PLC控制，实现各部分的协调动作，完成焊接过程。其中对气缸的控制必须通过电磁阀完成。这就必须设计相应的气动系统满足控制要求。图4给出了铜铝管对焊机气动系统示意图。PLC通过二个二位四通阀来控制四个气缸的动作。电磁阀PQ1控制夹紧气缸和定位气缸。电磁阀PQ2控制推进气缸，节流阀调整推进速度。在气动系统的气源处有溢流阀限制高气压，气压开关限制低气压，压力表显示当前气压值。气压开关可将气压过低信号反馈到PLC，表明此时夹紧力、推进力均不足，无法完成铜铝管焊接。

3.3夹具设计

    铜铝管对焊机夹具包括定位、夹紧和夹具体三部分。因夹具体与工件直接接触，故夹具的精度直接影响焊接质量，必须认真谨慎对待。本文只考虑直线形管材，焊接过程中必须限制铜管、铝管5个自由度，如图5所示，除绕Y轴旋转自由度外的5个自由度。若考虑管材焊接后的整体形状，则要限制6个自由度，必须设计相应的专用夹具，实现完全定位。根据铜铝管的特点，及焊接需要，将夹具体设计为上下分模长孔形，如图5所示，这样可以限制4个自由度，即夹具体本身可实现4个自由度的定位。在铜铝管端面处设置一定位片，使铜铝管端面接触定位片，即可限制第5个自由度。实践证明，铜铝管轴向定位精度对焊接质量影响较小，相比之下其他4个定位精度对焊接质量影响较大。设计重点应放在上下分模夹具体上，其加工精度直接影响焊接质量。

    尺寸及其公差方面，由于上下分模夹具体起夹紧作用，故其圆柱面内径尺寸应比铜铝管材外径尺寸略小，即公差上限不能超过管材外径尺寸公差下限；而夹具内径尺寸公差下限不应过小，否则会使外径较大的管材表面出现压痕。所以，上下分模夹具体圆柱面内径尺寸公差必须限制在较小的范围内，即公差带较窄，以实现即可压紧，又不产生压痕。

    形位公差方面，首先就单根管材而言，上下分模夹具体夹紧后应与管材保持面接触，故要考虑夹紧后的圆柱度要求，由于上下分模夹具体夹紧后，会产生微小变形，故将其内圆柱面设计为略微程椭圆柱面，夹紧后恰为满足要求的圆柱面。其次就铜铝管的焊接而言，两管的径向定位误差对焊接质量影响很大，故装配时应考虑两夹具体夹紧后内圆柱面的直线度。

    本文设计的夹具体，在线切割机床上通过编程进行加工，可实现上述要求。

4执行机构设计方案的实现

    由前述，经高精度加工，终铜铝管对焊机在PLC的高精度控制下，实现了铜铝管的优质焊接。图6给出了铜铝管对焊机的正面照片。夹具体采用铜材料加工，用螺栓固定在夹具座上；夹具体座采用钢材料加工，用螺纹连接固定在夹紧气缸活塞杆头部。气缸座采用铜材料，圆柱导轨采用钢材料。固定气缸座与导轨为过盈配合，滑动气缸座与导轨为小间隙配合、油润滑，而且既要保证其运动自如，又要保证其运动精度。推进气缸采用加长杆，由两组双螺母确定其推进和退回的位置，可满足不同焊接要求。定位气缸行程较大，但几乎无载荷，只是使定位片上下运动，在上位时起定位作用，在下位时不阻碍滑动气缸座的推进。气动系统中的气路为塑料导气管，具有较大柔韧性，在运动时可承受较大变形，使整个执行机构设计更加简单。但实践证明，各气缸的气路长度对其动作有一定影响，在PLC编程时应特别注意，适当加入延时功能。

5结论

    （1）通过分析铜铝管焊接工艺过程，设计出可以达到铜铝管优质焊接的执行机构；
    （2）在PLC的高精度控制下，执行机构可以准确完成铜铝管焊接工艺过程的各个动作；
    （3） 可换夹具使铜铝管对焊机具有一定柔性，可以焊接φ6～12mm的铜铝管；
    （4）执行机构的高精度与PL C控制系统的高精度相匹配，从而使铜铝管对焊机整体性能水平达到了国际先进水平。