1  引言
                
   　 汽車總裝生產(chan) 線是整個(ge) 汽車生產(chan) 線的重要組成環節，其運行狀況直接影響到汽車廠生產(chan) 的數量和質量。為(wei) 此，本項目設計基於(yu) step7的plc控製係統，項目軟件平台由西門子wincc6.2實現汽車總裝線監控係統以及相關(guan) 報警係統。
                
    　西門子公司的wincc組態軟件具有監控生產(chan) 過程的強大功能，是基於(yu) 個(ge) 人計算機的數據采集與(yu) 監視控製係統。它可以對現場的運行設備進行監視控製，實現數據采集、設備運行、參數調節以及各類信號報警等各種功能。wincc具有廣泛的應用和較強的兼容性，能提供成熟可靠的操作和高效的組態功能，同時具有靈活的配置能力。
           
2  係統整體(ti) 設計
                
    　華晨金杯a1車總裝車間監控係統由中控室和現場7個(ge) plc控製站組成。整個(ge) 控製係統采用“集中監視、分散控製”的模式，依據這一原則，將整個(ge) 係統分為(wei) 三個(ge) 層次，即監控層、控製層和設備層。每個(ge) 層次中使用不同的網絡結構及軟硬件配置，以實現各自不同的功能。係統組成形式如圖1所示。

                                                 圖1  a1車總裝車間監控係統整體(ti) 組成
           
　　2.1 監控層主要功能
               
   　 中控室采用計算機監視係統通過以太網(ethernet)對車間內(nei) 各個(ge) 受控設備的運行信息(指能夠通過以太網向計算機監視係統傳(chuan) 送的數據)進行實時采集和集中監控。中控室設置數據采集服務器一台(工程師站)，作為(wei) scada服務器(監視控製和數據采集)係統以windows 2003 server為(wei) 操作平台，運行控製軟件(step 7)完成生產(chan) 線各控製軟件編製及上下載、故障診斷，運行組態監控軟件(wincc6.2)，完成設備控製信息和生產(chan) 數據的采集工作，經過程序處理，生成各種文件，顯示各生產(chan) 區域的動態畫麵及圖形，對該區域的生產(chan) 設備狀態、生產(chan) 狀況、物流狀態進行動態模擬、實時監控，並實現實時反映生產(chan) 環節中各部接口和設備的情況。
               
   　 監視計算機2台(操作員站)，看板係統控製計算機1台，從(cong) scada服務器讀取數據庫內(nei) 的信息，建立顯示界麵並對設備的運行狀況進行實時監視，並能自動記錄工藝參數、打印故障報表。中控室及plc網絡采用以太網交換機(switch)進行網絡聯接，以太網交換機(switch)之間的聯接采用光纜。
           
　　2.2 控製層主要功能
               
   　 控製層采用plc及profibus現場總線接受現場發來的數據信息，經過cpu運算與(yu) 處理後，發出相應的指令(輸出信號)對現場設備進行控製。同時，各個(ge) 主要單台設備的控製係統具備以下功能：
               
　　(1) 能夠實現對該設備本身的獨立控製，並滿足工藝要求；
               
　　(2) 凡是需要在中控室內(nei) 集中監視的數據(如運行狀況、故障信息等)，各個(ge) 單台設備的控製係統均能夠獨立地進行實時采集；
               
　　(3) 必須具有中控室計算機監視係統所需的網絡接口(以太網)。
           
　　2.3 設備層主要功能
               
    　設備層主要包括現場操作站、現場傳(chuan) 感器(接近開關(guan) 、光電開關(guan) 等)、現場其它輸入設備(如控製按鈕等)、顯示設備(如指示燈等)等，直接或通過現場總線與(yu) 控製層中的plc相聯係，將輸入信號發送給plc，將plc輸出指令發送到現場設備。
               
    　在生產(chan) 線上需要人工參與(yu) 或手動控製的環節設置，原則上在現場相關(guan) 區域和主要專(zhuan) 機及單線(體(ti) )設備旁均應設置本地操作站，如生產(chan) 線上的升降機、移行機、轉台、鏈式輸送機等等。
               
　　由於(yu) 同為(wei) 西門子產(chan) 品，wincc和s7- 300 plc下位機之間可實現無縫、高可靠性的通訊連接，最大限度地滿足了總裝車間實時監控和網絡擴展的需要。
           
3  汽車總裝線plc控製程序設計
                
  　  汽車總裝生產(chan) 線控製係統比較複雜，因此將整個(ge) 總裝線分為(wei) 7條分線來分別控製，即：bdc存儲(chu) 線、內(nei) 飾線、門線、底盤線、發動機線、儀(yi) 表線、終裝終檢線。各線的plc程序可獨立運行互相之間有聯鎖信號。
               
   　 采用西門子step7作為(wei) 編程工具，為(wei) 了滿足上位機wincc監控係統的需要和報表係統的設計要求，在開發plc控製程序的同時，設計了相關(guan) 的動態數據文件，既為(wei) 上位機監視和控製提供相應的變量和數據，也為(wei) 報表係統提供了相關(guan) 原始數據[2]。
           
4  wincc監控程序開發
           
　　4.1 上位機監控係統功能
                
    　根據整個(ge) 總裝車間的工藝流程、工藝參數和監控要求，設計開發了上位機監控係統，並將畫麵分為(wei) 主畫麵、bdc車身存儲(chu) 區、內(nei) 飾裝配線、車門線、底盤線、發動機前橋裝配線、儀(yi) 表板裝配線和終裝終檢線。在監控係統主畫麵上可以顯示整個(ge) 車間宏觀運行情況，通過屏幕下方的切換按鍵可以隨時切換到其他分線的監控畫麵中。
               
   　 除用於(yu) 存儲(chu) 區和裝配線的運行狀態顯示、故障顯示、設定外，還能夠對存儲(chu) 區和裝配區的內(nei) 飾線、車門線、底盤線、終裝終檢線進行運行控製，包括全線的啟動停止、單線的啟動停止、存儲(chu) 區的放車程序選擇、手動選擇放車、運行速度的調整等。#p#分頁標題#e#
               
　　另外，係統還包括完善的報警和報表係統，能對生產(chan) 線的故障進行統計、保存和打印。
               
　　監控係統主畫麵如圖2所示。

                                                    圖2  a1車總裝車間監控係統主畫麵
           
　　4.2 監控係統畫麵組態
               
    　上位機(工程師站)安裝wincc開發版，操作員站安裝運行版。它提供適用於(yu) 工業(ye) 應用的圖形顯示、消息、歸檔以及報表等功能模板，能方便的生成全圖形化人機界麵。上位機同時裝有step7編程軟件，采用以太網方式與(yu) 現場plc連接，可以實現在中控室內(nei) 監視和修改plc程序。
               
　　在組態畫麵之前，首先要建立wincc與(yu) step7的動態連接。wincc與(yu) plc之間的通信主要依靠s7協議中的simatic s7 protocol suite協議通道來實現。通過設置以太網地址、機架號、槽號等建立上位機與(yu) 各分線plc的連接。
               
　　在連接建立好以後，要通過建立變量標簽、繪製組態畫麵、元件屬性的變量連接和調試等步驟實現wincc對現場運行狀態的監控。
               
　　(1)建立變量標簽：在plc與(yu) wincc通信握手建立之後，要在wincc中對plc程序中的變量建立相應的標簽。應當注意的是wincc中選擇的plc變量必須與(yu) plc程序中的變量地址一一對應。
               
　　(2)繪製組態畫麵：在wincc圖形編輯器畫麵中，根據總裝車間的設備布置和監控要求，利用wincc繪圖工具或兼容繪圖軟件設計完成所有能實時反映現場狀態的監控畫麵以及其他操作畫麵。繪製時，應盡量使畫麵和元件的位置與(yu) 現場保持一致，並要充分兼顧將來用戶的操作習(xi) 慣，務必使畫麵簡單、友好和易於(yu) 操作。
               
　　(3)元件的動態連接：要動態的反映現場設備的運行狀態，就要對所繪製的元件的顏色、樣式、閃爍、幾何等屬性進行變量連接。當變量發生改變時，元件的屬性發生相應改變，從(cong) 而實現對被監控係統工作狀態的監控，並能直觀顯示。在調試時應注意要是繪製元件的動作時間周期與(yu) 實際元件的動作時間周期保持一致。圖3為(wei) 底盤線維修升降機監控畫麵。

                                                      圖3  底盤線維修升降機監控畫麵
           
　　4.3 報警係統組態
               
    　在工業(ye) 生產(chan) 中，安全無疑是最重要的，應該采取任何措施減少故障的發生。故障發生時應當及時通知操作人員，因此報警消息係統對於(yu) 整個(ge) 係統的正常運行有著重要意義(yi) ，它是人機界麵應用係統中的重要組成部分。
               
　　(1) 組態報警畫麵：利用wincc提供的wincc alarm control報警控件可以完成對各種報警的觸發條件、顯示顏色和描述的配置，並能實現實時和曆史數據的顯示、確認。曆史紀錄可以設為(wei) 短期和長期兩(liang) 種，采用先入先出的方式進行實時刷新。通過修改相關(guan) 設置，可以對報警信息進行存儲(chu) ，存儲(chu) 周期可以按照客戶要求來設定，而且可以根據輸入的時間段來抽取報警信息並通過報表形式打印出來。因此，該數據庫是各種數據報表統計的來源。圖4為(wei) 短期報警消息窗口。

                                                                   圖4  短期報警消息窗口
               
　　(2) 報表係統的設計實現：wincc報表係統功能比較強大，並提供user archives (用戶歸檔)可選功能。它的作用是以用戶自定義(yi) 的結構將wincc中的數據保存在內(nei) 置的wincc數據庫中。這些數據可通過表格的方式由active x控件顯示。因此，根據實際需要設計了各種報表表格結構。利用報表係統可以實現對生產(chan) 線的開動時間、停機時間、故障時間進行統計，對設備故障的發生時間、部位、原因和故障停機時間進行保存和打印。
           
5  結束語
                
    　本係統操作簡潔，易於(yu) 修改工藝參數，並在華晨金杯a1車總裝車間經調試運行後，自08年投入使用並無故障運行至今。因此，從(cong) 現場使用情況來看以wincc為(wei) 上位機組態軟件的hmi界麵友好、功能完善，不僅(jin) 完全滿足該廠的工藝要求，而且提高了自動化控製水平和生產(chan) 效率。