3 控製係統設計

　　3.1 西門子s7-300

　　plc是控製係統的核心，控製的性能，適用性，可靠性和性價(jia) 比是選型的依據。本係統的控製要求高穩定，高指令處理速度控製。並且要求安裝簡單、維護方便、擴展靈活、組網方便。基於(yu) 西門子s7-300plc具有如下特點：

　　（1） 模塊化微型plc係統及功能模塊，滿足中、小規模的性能要求；

　　（2） din標準導軌安裝，安裝簡單，布置靈活；

　　（3） 簡單實用的分布式結構和多界麵網絡能力，應用靈活多變；

　　（4） 0.6~0.1μs高速的指令處理，功能豐(feng) 富的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控製任務；

　　（5）編程軟件step7，結構化程序開發思想，多種編程語言選擇，編程靈活，高效。組態軟件wincc，功能強大，畫麵豐(feng) 富，使用方便。完全可以實現本係統的控製功能。

　　人機界麵的選擇，選用的是西門子的mp270b（規格：10.4“ 640*480 256色），特點是可靠性高，組網方便，大屏幕，組態畫麵豐(feng) 富，功能強大，從(cong) 操作性，易用性，友好性上可以完全滿足用戶的要求。人機界麵主畫麵如圖3所示。

       經過縝密思考，最終我們(men) 選用了西門子s7-300plc，考慮到係統的擴展以及與(yu) 其它廠家西門子係統的互聯，係統的通訊都采用了profibus，互連采用工業(ye) 以太網，cpu選用的是315-2dp，通訊模塊用的是cp343-1 lean和cp342-5。係統的硬件配置及係統結構如圖4所示。

　　3.2 分布式裝配線自動化係統

　　分布式i/o的選擇，主要是根據汽車生產(chan) 行業(ye) 數字i/o點多而且比較分散，對電氣故障安全性能要求高的特點，以安裝簡單，擴展靈活，結構緊湊，防護等級高，故障安全性能高為(wei) 選型依據。係統選用的是西門子的et200s和et200eco分布式i/0。et200s是一種位-模塊式的分布式i/o係統，它集成了siguard安全技術，精確模塊化的麵向功能的站結構，集成了profibus-dp連接的接口模塊，可以在運行中更換使用著的模塊，結構緊湊，安裝簡便，靈活性大，以及運行費用較低等特點。et200eco是西門子經濟型的ip65/67的分布式i/o係統，它由profibus接口模塊，m12或ecofast連接件，現場i/o的端子模塊組成。

　　et200eco具有緊湊型、一體(ti) 化的設計，高達p67的防護等級，采用了端子模塊和接口模塊分離的設計，端子模塊上所有的i/o通道都支持短路保護和過載保護。同時支持通過profibus網絡進行遠程診斷等特點。硬件組態畫麵如圖5所示。

　　3.3 控製係統功能設計

　　本係統允許操作者以兩(liang) 種方式進行操作——手動方式和自動方式。設備啟動前應確保plc模塊接線正確，電纜聯接正確，並且cpu模塊處於(yu) run狀態。設備啟動（自動方式），將各主控製櫃的“自動／手動”轉換開關(guan) 置於(yu) “自動”位置。按主控製櫃上的運轉準備按鈕，當主控櫃上的“運轉準備”指示燈點亮後按主控製櫃上的自動啟動按鈕，當主控櫃上的“自動啟動”指示燈點亮後，設備啟動（自動方式）完成。

　　（1）手動控製：在手動方式下，由操作者在運行條件允許的情況下，手動控製設備的每一個(ge) 動作。將主控製櫃上的“自動／手動”轉換開關(guan) 置於(yu) “手動”位置。在“手動”控製狀態，1001stn、1002stn和輸送機構可通過觸摸屏操作。2001－2006stn操作者可以通過操作台上的按鈕來操作本工位的動作。在手動控製方式下，當滿足以下條件時，可通過按鈕來控製夾具動作。

　　（2）自動控製：在自動方式下，由操作者啟動設備的自動控製程序，由係統自動控製設備的運行。將主控製櫃與(yu) 各工位上的“自動／手動”轉換開關(guan) 均置於(yu) “自動”位置後按住“自動啟動”按鈕約三秒鍾，係統進入自動狀態，此時若將某工位操作台上的“自動／手動”轉換開關(guan) 置於(yu) “手動”位置，係統即停止自動運行。在自動控製方式下1001、1002工位上件後可通過工位旁的按鈕操作相應夾具動作，其餘(yu) 工位地板夾具當車體(ti) 放好後夾具自動夾緊。每個(ge) 焊接完成後分別按鈕該工位兩(liang) 側(ce) 的兩(liang) 個(ge) 完成按鈕後夾具會(hui) 自動打開，頂升氣缸自動將車體(ti) 升起，待所有工位工作完成車體(ti) 全部頂起後輸送機構自動前進將車體(ti) 整體(ti) 向前移動一個(ge) 工位。

　　（3）cpu故障：當cpu的sf指示燈點亮時，則cpu存在硬件或軟件故障。當cpu出現不可處理故障時，cpu轉入stop（停止）狀態，設備不能運行。cpu故障的處理：關(guan) 閉cpu電源，再重新上電；如故障仍然存在，則關(guan) 閉cpu電源；接通cpu電源；執行複位cpu寄存器操作；如故障仍存在，則cpu存在硬件故障，更換cpu模塊；重新下裝plc控製程序；將cpu的運行模式置於(yu) 運行模式。

　　（4）直流電源保護：當為(wei) plc的數字量模塊端子提供電源的24v直流電源輸出端出現短路情況時，直流電源可能進入保護狀態。此時直流電源輸出端電壓急劇降低，無法驅動係統的輸入/輸出設備。當出現直流電源保護時，需將直流電源輸入端斷開後再重新接通，係統即恢複正常。

       （5）急停報警：觸發：當按下主按控製櫃或任意工位操作麵板或按鈕台上的急停按鈕時，將觸發急停報警；影響：當急停報警觸發後，所有工位及主控製櫃急停報警燈亮，主控櫃報警聲音輸出，觸摸屏顯示相應報警工位。報警將停止整條生產(chan) 線設備的運行；複位：將各急停按鈕恢複正常狀態，並按下主控製櫃或任意工位操作麵板上的“故障複位”按鈕，則急停報警信號被清除。

　　（6）壓力報警：觸發：在1001、2001、2003、2005工位左側(ce) 有個(ge) 壓力檢測開關(guan) ，用來檢測氣壓的大小。當無氣壓或氣壓過小時，則壓力檢測開關(guan) 發送信號，觸發壓力報警。觸摸屏上壓力故障指示燈亮；影響：觸摸屏顯示報警，主控櫃報警聲音輸出。報警將停止整條生產(chan) 線設備的運行；複位：壓力狀態恢複正常後，按主控櫃或任意工位操作麵板上的“故障複位”按鈕，壓力報警信號自動被清除，按啟動順序重新啟動設備運行；

　　（7）限位開關(guan) 和電磁閥故障報警：觸發：當控製夾具動作的電磁閥接通時間超過夾具動作所需的時間，而夾具動作到位的限位開關(guan) 信號未返回時，或者當檢測夾具開、關(guan) 的限位開關(guan) 信號同時存在時，觸發限位故障報警，相應工位ls故障指示燈點亮；影響：限位開關(guan) 故障報警將暫停相關(guan) 工位的設備的動作；原因：氣壓過低導致夾具動作未到位。夾具與(yu) 工件間的位置偏差導致夾具動作未到位。plc到電磁閥的控製線路故障導致電磁閥未動作。電磁閥故障導致電磁閥未動作。複位：當故障解決(jue) 後按主控櫃或任意操作台“故障複位”按鈕，報警狀態清除。

　　（8）傳(chuan) 送電機報警：觸發：當傳(chuan) 送電機過載，觸發變頻器報警；處理：傳(chuan) 送電機報警將禁止shtl的動作；複位：當過載保護信號及變頻器故障信號均消失後，按下主控製櫃上的複位按鈕，傳(chuan) 送電機報警被清除。#p#分頁標題#e#

　　（9）車體(ti) 落位異常故障：觸發：在設備的每個(ge) 工位有兩(liang) 個(ge) 接近開關(guan) ，用來檢測車體(ti) 落位情況。車體(ti) 落位共三種狀態：車體(ti) 落位正常、車體(ti) 落位異常、無工件。當一個(ge) 接近開關(guan) 感應到信號而另一個(ge) 接近開關(guan) 沒感應到信號這種狀態達到三秒示為(wei) 車體(ti) 落位異常，該工位車體(ti) 落位異常故障指示燈亮；影響：該工位車體(ti) 落位異常故障指示燈亮。該工位動作將停止運行；複位：車體(ti) 落位狀態恢複正常後，按主控櫃或任意工位操作麵板上的“故障複位”按鈕，車體(ti) 落位異常報警信號自動被清除，按啟動順序重新啟動設備運行。

4 結束語

　　目前，本項目正處在試運行階段，係統運行穩定、可靠。程序功能強大，畫麵操作友好、靈活、方便。獲得該公司領導和技術人員的一致好評，深得現場操作人員的喜愛。據悉，等項目完全運行之後，該公司準備上二期工程。通過項目的實施和調試，對西門子的控製係統有了更深層次的把握，對西門子分布式i/o的應用有了更深的認識。

　　（1） 西門子的控製係統功能強大，模塊豐(feng) 富，組態靈活，擴展方便。

　　（2）西門子的編程軟件step7，結構化程序開發思想，多種編程語言選擇，編程靈活，高效。組態軟件wincc，功能強大，畫麵豐(feng) 富，使用方便。

　　（3）本係統的優(you) 點在於(yu) 采用了profibus通訊和分布式i/o控製的結構模式，不但大大節省了控製線纜，而且充分發揮了西門子控製係統的優(you) 勢，提高了係統的穩定性和可靠性。