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線上的設備運行狀態(tài)信息
　　由于 Profibus 網(wǎng)連接著現(xiàn)場PLC，系統(tǒng)可以實時地監(jiān)測并分辨當前各生產設備所處的正常運行、停機、故障等各種狀態(tài)，并在相應工控機的相應畫面上，通過以不同的符號、圖形和顏色變化等形式顯示出來。

２．實時分析發(fā)生在各生產線上設備的故障狀態(tài)及具體部位
　　由于 Profibus 網(wǎng)絡采集各生產設備上的信息，匯總到主 PLC S5－155U上集中進行分析綜合，系統(tǒng)可以判斷出故障類型和發(fā)生故障的所在生產線、工位、部位等位置信息，隨后把判斷結果送到相應工機顯示出來，以提示維修人員。

３．進行有關故障信息的分析與統(tǒng)計
　　系統(tǒng)的上位管理機和工控機在工業(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，進行分類歸檔處理，同時在設備維修手冊數(shù)據(jù)庫中進行檢索，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)生的時間、位置、原因及排除的情況記錄到設備檔案數(shù)據(jù)庫中，并形成各種報表。

４．對全車間由 PLC 控制的焊接變壓器的通電進行群控
　　利用 Profibus DP的快速 I/O的特性，對全車間電焊機供電電壓進行監(jiān)測，按照電焊機群控原理，對由 PLC 控制的電焊機進行排隊通電控制。

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)計該車間分布在各生產線上共 4 千個大大小小的油缸和氣缸，而設備故障主要發(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。設一個油缸向前運動 Q＝1，油缸經過一定的運動時間到達前端，則前端接近開關 得電 I_1＝1，后端接近開關失電 I_2＝0。我們系統(tǒng)中為這個油缸設置一個計時器T。當油缸動作 Q 信號發(fā)出，該計時器開始計時，在設定的該油缸運動時間T_set范圍內，相應到位接近開關得電，即系統(tǒng)認為該油缸工作正常。如果在該油缸運動時間T_set范圍內，相應到位接近開關未得電，則系統(tǒng)認為該油缸發(fā)生故障。系統(tǒng)自動分析的結果列表如下：

　　根據(jù)上述方法，系統(tǒng)對車間設備上每個油缸和氣缸，在該設備PLC控制器都分配計時器T，并設置相應缸運動時間T_set，以完成自動故障診斷。


２．焊機群控的一般方法
　　該車間有四個供電變壓器向焊機供電，由于焊機是使用的單相電。車間焊機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。當監(jiān)測到其中一條線路電壓低于設定的值時，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：
　?。€路電壓在排隊工作范圍內，中斷程序將按照工藝準許的范圍，把掛在該線路的焊機排隊，通過現(xiàn)場工業(yè)總線，控制設備上PLC，讓該線路上的焊機按先后順序通電焊接，使每個焊接都有足夠的電流工作。

　?。€路電壓在停機范圍內，中斷程序通過現(xiàn)場工業(yè)總線的廣播形式通知設備PLC，將掛在該線路的所有焊機停止工作，直到線路電壓恢復正常范圍內。

五. 系統(tǒng)主要功能及實現(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)型產品，就保證了系統(tǒng)全天24 小時不間斷的正常工作。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，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)產品，可以常年的不停機地工作。這樣就保證了系統(tǒng)可以在幾年之內不間斷地監(jiān)測生產線設備，連續(xù)采集設備信息和生產信息，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的及時性、準確性和完整性。

２．生產設備當前運行的狀態(tài)信息
　　由于生產線的生產過程是由現(xiàn)場生產線上的 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過匯總和分析，判斷出全車間各生產線各部分的當前運行狀態(tài)，并把這些運行狀態(tài)存入信息交換中心內的相應數(shù)據(jù)塊DB。同時這些運行狀態(tài)信息是隨著信息交換中心(主PLC)運行周期而實時刷新的?，F(xiàn)場的工程師站和管理層的計算機分別通過 Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng) H1 ，訪問信息交換中心內的相應數(shù)據(jù)塊，而得到生產設備當前運行狀態(tài)信息，再經過 Coros LSB/Win動態(tài)圖形畫面，生動、形象地顯示出生產設備當前運行狀態(tài)。
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３．設備故障自動診斷、分析與統(tǒng)計
　?。斏a線上設備發(fā)生故障時，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)生的具體內容和位置，并在在現(xiàn)場工程師站和管理層的計算機 Coros LSB/Win 的動態(tài)圖形畫面上詳細顯示：
　　a. 現(xiàn)場維修人員提供的經驗；
　　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. 該設備 PLC 程序的邏輯分析。


　?。畔⒔粨Q中心按照發(fā)生故障性質確定出故障類型：機械故障、電器故障、液壓故障、氣動故障等。信息交換中心按照所發(fā)生故障對設備運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算機 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。

　?。晒芾韺拥挠嬎銠C進行設備故障統(tǒng)計，其內容主要包括：
　　a. 每臺設備每天的發(fā)生的故障信息記錄；
　　b. 設備按照故障發(fā)生類型進行周、月、季和年統(tǒng)計；
　　c. 每臺設備的故障率和開通率；
　　d. 各條生產線的故障率和開通率；
　　e. 全車間設備的故障率和開通率；
４．車間生產信息自動統(tǒng)計
　　在 Profibus 絡的支持下，系統(tǒng)自動采集各生產線的產量信息，并存入信息交換中心的數(shù)據(jù)塊中。通過管理層的計算機的 Coros LSB/Win 界面形成下例各種生產統(tǒng)計報表：
　?。獙崟r顯示各條生產線的生產節(jié)拍及變化狀況；

　?。獙崟r顯示各條生產線的生產產量及變化狀況，顯示當日 和近七日內每天的生產產量變化過程；

　?。囬g在一年內每天的白班和夜班的生產產量記錄；

　?。囬g生產產量的周報表、月報表和年報表。
５．焊機群控
　　當電壓監(jiān)測裝置監(jiān)測出車間供電電壓低于正常供電電壓時，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 刻進入執(zhí)行中斷服務程序。中斷服務程序根據(jù)焊機群控原理，通過 Profibus 網(wǎng)，向設備上的PLC發(fā)出工作指令，使各焊機按一定的順序工作。

六. 結論和意義

１．該系統(tǒng)對對用戶的設備排故維修提供了比較切實可行的便利手段，改變了過去那種單憑經驗診斷故障的工作方法。在計算機的幫助下，只要生產設備有故障發(fā)生，系統(tǒng)都能比較準確、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間，保證了設備能夠盡可能短的時間內恢復正常。

２．由于該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)生產產量自動統(tǒng)計，代替了過去需要很多時間的手工抄報統(tǒng)計工作，提高了車間生產管理的自動化程度。同時該系統(tǒng)也給車間提供了生產動態(tài)調度的手段，通過管理層計算機了解當前車間各生產線、各部分生產狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的生產瓶頸，使得車間管理者及時地進行生產調整。

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

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