阳江西门子PLC总代理商

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系统配置表：

水电厂（泵站）计算机辅机控制系统是水电站（泵站）计算机自动化系统的一部分，它的控制对象为水电厂（泵站）的公用设备（油、气、水）。这些设备所处的环境都比较恶劣:空气的湿度较大,灰尘比较多,这就对控制系统的可靠性提出了更高的要求。传统的辅机控制系统采用继电器、接触器回路，这种回路有许多缺点，如：接线复杂，改造困难，维护工作量大，继电器、接触器接点容易烧坏，寿命低，继电器灵敏度低，可靠性差,不能满足远动和通信的要求。本计算机辅机控制系统采用可靠性非常高的可编程控制器（PLC）为核心组件，配以一系列专用模块，并可以固态控制器、软起动器或变频器取代接触器控制电机，很好地克服了这些缺点。

系统采用固态控制器和软启动器具备以下特点：

ü         以无触点方式控制电流通断

ü         对负载的工作状态提供完善的检测保护

ü         控制电动机平滑启动，减少启动电流，避免冲击电网，减小配电容量。

ü         起始电压可调，保证电机启动小启动转距，避免电机过热。

ü         起始电流可根据负载情况调整，以小的电流产生佳的转距。

ü         启动时间可调，在该时间范围内，电动机转速不断上升，避免转速冲击。

ü         系统的接线更为简单。

软启动器带有完整的电动机保护装置，并有多种启动方式可供选择，是目前较为理想的智能元件。

由于系统采用了西门子PLC程控器控制，技术成熟，抗干扰能力很强，适用于工业环境运行，从而使产品的可靠信有了明显的提高。设备投入运行后，维护、维修的工作量甚微。同时系统技术先进，采用PLC可编程控制器，使产品的控制达到了数字化的要求，能够与后台机通讯，达到远方控制功能。而且本系统极易扩展，可满足各类客户所求。

二、系统工艺介绍

调整打磨系统中，冲压焊装后的车身由EMS（自行电动小车输送系统）上的电动小车运送至上件滑撬升降机，通过升降机送到板式链，再由调整线板式输送机驱动板式链将车身送到下件滑撬升降机上，然后送到漆前缓存系统；由漆前缓存系统中的动力滚床进行运送，举升动力滚床进行提升，拐弯处由90度偏心旋转滚床进行车身转向，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，有序的进入喷漆车间；从喷漆车间出来后再有90度偏心旋转滚床转弯，由动力滚床进行运送，举升动力滚床将车身下降至合适的高度，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，合理有序的送入到总装系统；进入总装系统后首先由下件滑撬升降机将车身送到内饰工艺链上，进行车内饰的安装，完成后转入快链运送，然后送到底盘工艺链上安装底盘，这段工艺完成后再转入快链运送，来到总装系统中的重要工艺线——发动机的安装。这些工作进行的同时，门线系统也在对车门进行门内饰的安装，等到车身安装好发动机后进行车门的安装，后进入总装的后一个工序进行加注润滑油以及添加燃料。

整个流程的自动控制系统采用分布式的控制方式,主要通过中控室里由WinCC组态的监控计算机向PLC CPU416F-2DP发出控制命令，需要变频控制的电机经由从站ET200S使用ET200FC控制变频器MASTERDRIVE来控制，不需要变频的电机通过ET200S马达启动器来控制，滑撬系统还使用了MOBY E进行车身的识别。比较集中的传感器/执行器设备通过ET200eco控制。手动控制主要通过本地的人机界面PP17和TP170B发出本地控制命令。

三、控制系统的构成

由于该项目遵从Integra标准，因此方案是严格按照这个标准执行。Integra标准是从国外引入的比较先进的，针对汽车行业开发的标准，它已经被成功应用于德国梅赛德斯奔驰项目，得到了很高的评价。BBDC项目将Integra标准引进中国，并发布了IntegraBBDC标准，它对控制结构、硬件画图、软件开发、Safety技术、现场总线、系统接口、人机界面、软件库和培训流程进行了详细的阐述，Integra标准的引入将大大推动中国汽车制造业的发展。

图4    漆前缓存线电气系统配置图

由于各系统硬件配置大致相同，只是数量上的不同，我们就以图4所示的漆前缓存电气系统配置图分析硬件选择方案，从硬件配置图可以看出，监控级利用工业以太网将控制层PLC获得的数据传送到上位监控计算机，这是由于厂房面积大，各个控制系统分布广泛决定的，另外由于整个系统传输的数据量大（有一万多个点），这就决定了工业以太网是佳选择。而且为了保证生产的可靠性，系统中的PLC选用的是CPU416F-2DP，同时采用了部分safety模块，这样就提高了系统的可靠性。现场选择一个触摸屏是为了可以在现场的控制柜上实时的查看各个点的状态和CPU的信息，还可以诊断Profibus总线的通讯状态，这是为了方便现场人员调试，也给后期维护带来便利。CPU下面接了一个中继器，主要是起到诊断网络和信号放大的作用，可以实时的监控通讯状态，如有问题可以及时的发现处理。另外由于每个子系统既独立控制，又相互联系。所有选用DP-Coupler来进行不同CPU之间的数据交换。对有本地启停设备的地方选择PP17面板，这种方案比使用触摸屏控制更加可靠，而且也更容易适应现场恶劣的环境。对于是否选择变频器MASTERDRIVE，主要是根据工艺的要求选择的电机，如果电机是非变频的可以选择马达启动器来启动电机。而对于现场一些特殊点的不能通过控制柜中的模板采集的，可选择ET200eco来进行现场采集而无需放在控制柜里，滑撬系统使用MOBY E进行车身的识别。图5即为总装系统的主监控画面，从图中各工位的颜色可以清楚的看出各个工位以及整个系统的工作情况

图5    总装系统主监控画面

对采集数据和监控生产的上位机，采用了服务器－客户机的模式，如图6所示，共有2台服务器和5台客户机，2台服务器互为冗余，选用的HP ProLiant DL服务器，安装了bbbbbbs2003 server standard版操作系统，WinCC安装的是6.0 SP4版本。5台客户机选用的是工业控制计算机，安装了bbbbbbs2000英文版操作系统，WinCC版本和服务器一样。选择这种方案主要是基于三方面的考虑。①可靠性高：互为冗余的服务器进行数据的定时同步，保证了数据的一致性和可靠性；②开发周期短：这种模式只需开发一个服务器的程序即可，两台服务器互为备份程序完全一样，而客户端的PC无需编写程序，只需通过工业以太网来访问服务器的程序即可，开发难度小而且周期短；③成本低：由于本项目通讯点多，采用其它方式购买授权的费用相对较高，这种模式客户机端只需128点的授权费用，这样总体费用大大降低。

图6   上位监控系统配置图

四、控制系统完成的功能

虽然本项目庞大，通讯点很多，但是各个子系统设备很大部分是相同，也具有一样的控制要求，因此我们将整个项目按照设备划分成的不同的功能组，这样可以增大一次开发的利用率，避免了重复开发，节省时间和成本。

1．升降机的控制

  图7   升降机控制系统 

如图7所示，升降机在高位时，电动锁紧器锁紧到位，升降机上滚床无撬体，上层滚床有撬体等待，撬体经确认与EMS上的电动小车所带车体相一致，上层滚床高速把撬体送到升降机的滚床上，经变速开关变为低速，行走至占位开关停止。电动定位器关闭到位，电动锁紧器松开到位，收到EMS空中自行电动小车允许接车信号，升降机低速升到接车位，待收到EMS空中自行电动小车允许升降机下降信号后，升降机高速下降至变速开关变为低速，低速下降到到位开关停止。电动定位器打开到位，待条件允许，升降机上滚床高速把撬体送到板式链的滚床。升降机高速上升至变速开关变为低速，低速上升到到位开关停止，执行完一次循环。

2．举升台的控制

举升台在高位，下层滚床无撬体占位，上滚床高速把撬体送到下层滚床，经变速开关变为低速，行走至占位开关停止；举升台在高位，下层滚床占位停止，电动定位器关闭到位，车体检测开关检测撬体上无车体，发出允许涂装送车信号，当车体检测开关检测撬体上有车体，收到涂装送车完毕信号，前面允许送车，即举升台在低位，停止器再关闭到位，举升台在下降到位。撬体被链式移行机送到停止器，占位开关同时占位，举升台把撬体举升高位，同时举升台举升到高位，下层滚床等待接撬体，执行完一次循环。

3．总装门线升降机、停止器、推车机的控制

图8    升降机、停止器和推车机的控制
 

如图8所示，停止器ST01占位，停止器ST02没占位，1#升降机在高位，停止器ST02占位与ST01占位之间没有移动的吊具，停止器ST01打开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位，停止器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机由慢-快-慢下降到位，等装完车门，经工位工人确认后，1#升降机由慢-快-慢上升到位，停止器ST02前面允许进车，停止器ST01与ST02同时打开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具从ST02推出，把吊具从ST01推至ST02占位，停止器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机下降，执行完一次循环。应注意的是：升降机不在上升到位，停止器ST01/ST02必须在关闭到位，推车机必须在后退到位，否则立即停线。

升降机的自动控制是项目中的难点，主要是因为升降机的自动控制如果故障就有可能将设备以及车体损坏，对一次调试成功的要求很高。升降机虽然有硬件保护措施，需要特定条件，比如升降机只有在失电后，抱闸将会抱死，因此对于升降机控制程序的编写需要反复修改，模拟试验，才能保证调试中的万无一失，不会出安全事故。

五、总结与评价

该项目于2006年4月份进厂调试，7月份调试结束。通过对厂方操作员工进行相应的培训，熟练掌握了操作技能后，他们给出了很好的评价：

1．该项目提高了生产效率和管理质量，显著提高了工艺水平，改善了生产环境，减轻了劳动强度，增加了企业的效益。

2．提高了生产的安全性，减少了事故的发生，由于该项目方案中对生产安全相当重视，设有很多急停按钮，在编写程序中，对重要设备有多重保护，从而保证了设备、人身的安全。

3．加大了设备可靠性，safety模块的使用对设备的输入输出点都是双重对比的，保证每个点的信号都是真实可靠，设备的故障率降低了，生产的安全性就提高了。

六、应用体会

1．Integra标准的应用极大的提高了效率，它规定了从画图、硬件、软件和培训。这就保证了工程进度不会因为人员的调整而影响，而且这种标准也比较适用大的项目，这样可以将项目细化，大家分工合作，因为所有的工作都是遵从标准，内容格式以及应用符号都是通用的，BBDC能在很短的时间完成开发调试，很大的部分归功于IntegraBBDC标准的应用。

2．自动化编程，由于该项目信号点多，WinCC程序的开发工作量大，而且有很多还是重复的工作，这种情况下，使用Excel表格将一些变量信息以及对象的属性编辑，通过WinCC中的VBA功能编程实现编辑大量的画面和对象，大大的提高了工作效率，而且将一些重要信息备份，也便于后期的维护。

3．Safety技术的应用，极大的提高了整个系统的可靠性，Safety模块保证了输入输出信号的可靠性，设备的安全性提高了，控制系统性能相应的改善了。

系统配置

我公司选用了西门子SIMTIC  PLC来完成此项目，根据用 户要求及实际情况，配置如下：

主控制站一个，设在输煤综合楼控制室。采用S7-400系列 的CPU414-2DP一对，冗余配置，实现控制任务。由于输 煤系统设备的分散性，还在煤仓间设置了一个远程站，采 用西门子ET200M远程I/O系统，通过冗余的PROFIBUS现 场总线与主控制站连接。编程采用STEP  7软件。这套软 件不仅是一个简单的程序编写软件，还集成了硬件组态、网 络设置、系统调试、项目管理等各种功能，使项目的实施 更加方便。

系统配备了两台上位机，其中一台还兼做工程师站。上位机监控系统采用了西门子的WinCC人机接口软件，它不仅 能很好的支持S7系列的CPU，还集成了多种网络连接方式, 使上位机与自动化系统的连接工作非常方便。此外, WinCC软件在画面组态、报警设置、数据存档、报表设计 等方面的功能非常强大，且支持C脚本，从而可以完美地 实现工程设计人员的想法。

输煤系统主要的功能是上煤控制和配煤控制。

(一)、上煤控制： 由于输煤系统皮带较多，煤输送的目的地也有多个，还要 综合考虑路径上相关设备的运行状况，上煤路径繁多，因 此改造前运行人员操作比较困难。系统实施后，实现了完 整的上煤控制人物，大大减轻了运行人员的负担。

上煤控制分自动、手动及就地三种方式。

(1) 自动方式：
首先通过上位机选择运行路径，系统自动检 查所有选择的运行路径是否正确，路径设备是否已准备 好(无故障，有电源等)，若检查无误，上位机指示“程 选有效”后，操作人员即可通过键盘发出“预启”命令, 系统自动完成预启工作。若20妙内预启成功，则CRT显 示“允许启动”。操作人员确认后系统便自动按顺序 起动现场所有相关设备。

若检查运行路径出错，或路径设备未准备好，上位机指示“路径选择出错”，提示操作人员重新选择设备或排除故障。 在运行中，当任一台设备发生重大事故，如拉绳、持续2秒以上的重跑偏、 重打滑和堵煤等，立即联跳逆煤流 方向的设备。当按“紧急停机”时，运行设备立即全线停机。

(2) 手动方式：
手动方式有两种，一种是联锁手动，另一种是解锁手 动。两种方式都在上位机上通过鼠标操作。

联锁手动是运行人员按照逆煤流方向一对一的启动设 备，按顺煤流方向一对一地停机，流程内设备存在联锁 关系，所以手动停任一台正在运行的设备，逆煤流方向 的所有设备联锁停机。可防止堵煤等事故的发生。

解锁手动时，运行人员可随意启停任何一台设备，此时 无任何联锁关系，绝不可带负载运行。主要用于设备 调试。

(3) 就地方式 就地控制方式不作为系统正常运行手段，不经过程控器 控制，在就地控制箱上进行操作。

(二)、配煤控制： 配煤控制功能分为程控配煤和手动配煤。通过控制配煤方 式，可以灵活的控制加仓。

配煤方式也分为手动和自动两种方式。

(1) 自动配煤：自动配煤根据锅炉的加仓要求，由操作员通 过键盘和鼠标输入相关指令，实现自动加仓配煤。

a.  煤位优先加仓：加仓起始，先顺序给低煤位仓优先配煤,直至消除煤仓低煤位信号。

b.  时间循环加仓：待所有煤仓低煤位信号消失后，再按顺序对各煤仓以一定时间循环加仓。各煤仓的加仓时间可 在上位机上任意设定，也可设置为各煤仓加到高煤位后 再转向下一煤仓。

c.  自动跨越功能：在配煤过程中能自动跳过高煤位、超高 煤位的煤仓及检修仓。

d.  尾仓、检修仓设定：在上位机上可任意设定尾仓、检修 仓，加仓时尾仓及其后方煤仓均不再配煤。

e.  匀煤功能：当全部煤仓出现满煤位信号后，上煤程序自 动停机并把皮带上余煤配至尾仓或均匀配至各仓。

f.   超高煤位报警：配煤过程中，任一煤仓出现超高煤位,立即报警并换仓配煤。

(2) 手动配煤：在上位机上手动操作任何一台犁煤器的抬落 实现配煤。

此外还有一系列保护和联锁功能保证输煤系统的安全 运。这些联锁包括启动联锁、停机联锁和事故联锁等。

输煤控制系统的过程监视和管理是由两套性能和配置相同且互为备用的工控机实现的。工业PC机配21寸彩色 CRT、操作键盘、鼠标、打印机等。采用bbbbbbs NT平 台，主要完成下列功能：

1.  画面显示 显示系统主菜单、路径选择、工艺流程、原煤仓加仓、运 行状况、设备状况、故障显示、电流表、趋势曲线、运煤 量表等画面。

2.  系统运行操作 系统路径的选择，系统自动启/停操作和远方手动启/停操 作。

3.  报表管理 显示和追加系统记录报告，实时打印系统事件报告，实时 或定时打印系统运行报表。

4.  报警功能 CRT屏幕显示故障区域流程图，事故设备图形变色或闪烁, 屏幕上方用汉字显示故障性质及发生时间。打印机自动打 印故障内容及发生时间。语言报警系统发生语音信号。

结束语

项目完成后，运行一直非常良好，用户反映此系统易于维 护，使用方便，性能稳定，与改造前相比大大减轻了运行 和维护人员的工作量，减少了事故，对电厂的安全高效运 行有很大的帮助。