PLC-5在總裝車間電氣控制系統中的應用

汽車制造廠的輸送線和裝配線的控制系統非常復雜，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔離開關、急停開關、接近開關、光電開關、傳送機、張緊器、提升機、舉升臺等許多執行機構。在奇瑞公司二期工程總裝車間里，采用兩條裝配線實現了四種車型的混線生產。整個控制系統由中央控制室和四個遠程控制站組成了一個全廠工業局域網，遠程控制柜PLC通過以太網將自己所控制區域內的生產情況傳送至中央控制室的計算機系統。

一、系統選型及特點

在認真分析國際知名控制系統公司的產品基礎上，奇瑞公司根據自動化控制技術人員在產品實際應用上的經驗，鑒于一期工程采用羅克韋爾A-B PLC產品的良好運行狀況，決定在二期工程中仍采用A-B PLC用來控制整個生產車間。

A-B PLC在全球工業界享有盛名，其PLC-5系列作為A-B品牌家族中旗艦產品擁有許多功能模塊，可以實現多種復雜的控制系統。此外，羅克韋爾的軟件眾多，功能強大，能夠給予A-B的產品廣泛的支持。

最終，奇瑞公司確定選用羅克韋爾的PLC-5可編程序控制器、RSLogix 5編程軟件、RSNetWork控制網組態軟件以及RSView監控軟件組成的自控系統來實現對總裝車間的整個生產裝配線的控制。除此之外，奇瑞公司二期工程的焊裝輸送線和涂裝輸送線也采用了羅克韋爾的A-B PLC。

PLC-5/40E CPU的特點是內存容量大、數據處理能力強、網絡功能強大，帶有以太網網口，不需要額外的以太網通訊模塊。PLC-5/40E CPU使用鑰匙開關改變處理器的操作模式：在運行模式下，用戶不能創建或刪除程序文件、創建或刪除數據文件、或通過編程軟件改變操作模式；在編程模式時，用軟件編程不能改變操作模式；通過編程軟件，在遠程編程、遠程測試、遠程運行模式之間改變。

RSLogix 5編程軟件具有可靠的通訊能力、強大的編程功能以及卓越的診斷能力、監控能力、運行控制功能。運用RSLogix 5梯形邏輯編程軟件可以優化系統性能，節省項目開發時間，提高生產率。

上位機監控軟件RSView32是羅克韋爾自動化公司推出的組態軟件平臺，其特點是使用方便，可以構造靈活的界面和強大的功能，能夠開發出較強的組合畫面。利用上位機監控軟件RSView32，坐在中央控制室就可對現場的生產情況一目了然，實現監控生產。

二、系統結構與配置

羅克韋爾的通訊網絡分為信息層、控制層和設備層。信息層應用以太網進行全廠的數據采集和程序維修；控制層應用控制網、DH+、DH485、遠程I/O網絡；設備層應用DeviceNet網絡進行底層設備的低成本、高效率信息集成。

羅克韋爾采用基于生產者/客戶模式的通訊技術控制網，即傳送對時間有苛刻要求的控制信息也可同時傳送其他的信息，但對時間無苛求的信息不會影響對時間苛求信息的傳送。

該控制網具有以下特點：

連續性；
傳送與梯形邏輯程序的掃描異步；
以一個與用戶在I/O映象表中所設定的通訊速率相等或更快的速率傳送，充分保證了控制網中的數據準確、可靠、快速的發送、傳遞、接受和處理。

總裝車間控制系統是一個基于DeviceNet網絡的現場總線控制系統。控制系統由一個中央控制柜和四個遠程控制柜組成，并與上位機和企業的以太網相連接。系統的最低層是設備控制層，主要實現對生產設備的現場控制與監控；控制網主要是通過上位機完成對全車間生產線的在線監測，并向設備控制層下達控制指令；最上層是EtherNet網絡通過EtherNet網絡與公司的企業資源管理（ERP）系統連接，向ERP系統提供整個車間的生產數據。

主控制柜組成

遠程控制柜（一）組成

1、中央控制室

中央控制室采用RSView32組態軟件。RSView32是高度集成、基于組件并用于監視和控制自動化設備和過程的人機界面監控軟件，通過開放的技術擴展用戶的視野，能夠實現與羅克韋爾其他軟件產品、微軟產品以及第三方應用程序的高度兼容。RSView32除了具備高質量人機界面監控軟件的功能外，還能夠提供獨特的系列工具以最大限度地提升生產效率。

中央控制室承擔了數據管理、車間數據采集、報警、趨勢、數據記錄及中文報表等工作。在中央控制室設有操作員工作站，操作員通過操作終端詳細了解整個車間的生產運行情況，下達操作控制指令指揮整個車間的生產，以實現車間自動化控制。

中央控制室主要實現以下功能：

(1) 控制操作：在中央控制室對整個系統的被控設備進行在線實時控制。

(2) 顯示功能：用圖形實時顯示各PLC站被控設備的運行工況；動態顯示生產線工藝流程圖，并能在流程圖上選擇彈出多級細部詳圖；動態顯示各種信號的數值和范圍清單。

(3) 數據管理：建立生產數據庫、操作信息庫、故障信息庫。

(4) 數據處理：利用實時數據和歷史數據計算主要生產指標。

(5) 報警功能：當裝配線出現故障時，工人按下呼人開關和急停開關，裝配線停止運行，并把故障信息輸入到報警表，屏幕顯示報警信息，打印機輸出報警信息，聲光報警，并可依據報警信息推出相應的動態畫面。

(6) 報表功能：包括即時報表、日報表、月報表、年報表。

(7) 安全功能：按不同操作級別分級加密，并記錄操作人的員工號和所有操作信息。

(8) 打印功能：可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警的實時打印。

2、雙行道板式輸送機系統

總裝車間有兩套雙行道板式輸送機系統。該系統由四柱叉式提升機、助推器、回轉舉升臺、傳送機和接近開關等設備組成，每套系統由兩條平板輸送線組成。平行回轉運行是一種非常復雜的控制技術，在國內處于技術領先的地位。該輸送線能夠在很大程度上降低工人的勞動強度，提高生產效率。因此，對控制系統技術的要求比較高，難度也比較大。設備控制和調試起來非常困難，要求控制系統的各個部分互相緊密配合，不能出現半點差錯，這是控制中的難點和重點。

從四柱叉式提升機的控制系統中取一個信號，用來控制吊具從寬推桿積放式懸掛輸送鏈到雙行道板式輸送機上或從雙行道板式輸送機到寬推桿積放式懸掛輸送鏈上，過程之間的緊密銜接，以杜絕差錯和故障的出現。同時，在現場設有自動/手動切換箱，以防生產過程中出現緊急事故。

3、車型吊具識別系統

在油漆車身上料點，操作人員將當前吊具號及車的信息輸入到錄入計算機中，然后通過以太網傳送至PLC進行堆棧存儲。錄入計算機將車的信息通過識別系統寫頭寫入載碼體，通過以太網將吊具號及車的信息傳送至上位機，并在錄入計算機內存儲，當錄入完畢后向PLC發送信號。

上位機做出與輸送線相對應的畫面及參數，通過PLC給出的指針及錄入計算機給出的信息進行顯示，并與PLC給出的堆棧信息進行比較，上位機根據信息及要求控制出入庫的道岔及停止器。當上位機出現故障時，操作人員采用人工控制運行，待上位機正常后從PLC調出堆棧信息恢復顯示。

在庫存入口處的識別系統讀頭讀取載碼體信息通過以太網傳至上位機，上位機根據庫存及車的信息控制入庫區的道岔及停止器。當上位機出現故障時，操作人員人工控制運行，待上位機正常后從PLC調出堆棧信息恢復顯示。

庫區出口處，上位機根據計劃及庫區信息通過以太網控制停止器。當上位機出現故障時，操作人員人工控制運行。

載車吊具入口處，上位機根據識別系統讀頭讀取載碼體信息通過以太網傳至上位機，然后上位機根據車的信息控制道岔及停止器。當上位機出現故障時，操作人員人工控制運行。

在裝配懸鏈整車下線提升機前一工位處（ST48）設置識別系統讀頭，現場儀表板上線處設置顯示計算機及打印機各一臺。當車通過ST48工位時，讀頭將載碼體信息讀入，并在計算機處顯示。

發動機上線完畢后，通過以太網發送一信息，計算機自動消除。計算機能依次顯示3臺車輛的信息，并能打印當天的產量及參數。

4、吊具儲存區

總裝車間吊具存儲區分空吊具存儲區和油漆車身吊具存儲區。其中油漆車身吊具存儲區由九條寬推桿積放式懸掛輸送鏈系統組成，用來存儲不同的車型和同種車型的不同顏色車身的吊具。

控制系統需要區分吊具的類型，在吊具進入存儲區和移出存儲區時需要鑒別吊具的類型，并與已經輸入的信息進行比較。然后做出吊具應該進入哪一條懸掛輸送線存儲區，或者哪種吊具從懸掛輸送線存儲區出去的決定。

在空吊具存儲區前有一個壞吊具識別和檢修區，把需要檢修的吊具送入檢修區進行維修，正常的空吊具進入吊具存儲區。

三、結束語

總裝車間控制系統的特點同時也是控制的難點，主要體現在以下兩方面：一是，要切實保證設備運行的安全性，在生產過程中出現任何微小的故障都可能導致重大的安全事故和巨大的經濟損失；二是，控制系統復雜的連鎖關系，從載油漆車身的吊具上線到成品車下線，包括工藝鏈和快速鏈之間的銜接，需要設備的各個環節緊密配合，不能出現絲毫差錯。

總裝車間控制系統自動化程度較高、數據采集量大、控制站多，因此，對系統可靠性的要求較高。通過采用羅克韋爾的產品和技術，系統基本達到設計要求，運行效果較好，運行穩定、可靠，靈活地實現了復雜的連鎖任務，具有較高的機電一體化水平。同時，該系統設計合理、安全可靠，減輕了工人的勞動強度，減少了設備運行的故障率，提高了生產效率