西門子驅(qū)動6SL3120-2TE21-0AD0詳細(xì)說明

1．汽車總裝線系統(tǒng)構(gòu)成與要求

汽車總裝線由車身儲存工段、底盤裝配工段、車門分裝輸送工段、較終裝配工段、動力總成分裝、合裝工段、前梁分裝工段、后橋分裝工段、儀表板總裝工段、發(fā)動機(jī)總裝工段等構(gòu)成。

車身儲存工段是汽車總裝的*一個工序，它采用ID系統(tǒng)進(jìn)行車身型號和顏色的識別。在上件處，由ID讀寫器將車型和顏色代碼寫入安裝在吊具上的存儲載體內(nèi)，當(dāng)?shù)蹙哌\(yùn)行到各道岔處由ID讀寫器讀出存儲載體內(nèi)的數(shù)據(jù)，以決定吊具進(jìn)人不同的儲存段。出庫時，ID讀寫器讀出存儲載體內(nèi)的數(shù)據(jù)，以決定車身送到下件處或重新返回存儲段。在下件處，存儲載體的數(shù)據(jù)。在上下線間，應(yīng)在必要的地方增加ID讀寫器，以確定車身信息，防止誤操作。采用人機(jī)界面以分頁顯示該工段各工位的運(yùn)行狀況，車身存儲情況、飽和程度、故障點(diǎn)等信息。

總裝線的所有工段都分為自動操作和手動操作兩種形式。自動時，全線由PLC程序控制；手動時，操作人員在現(xiàn)場進(jìn)行操作。整條線在必要的工位應(yīng)有急停及報置。

整個系統(tǒng)以三菱PLC及現(xiàn)場總線CC-bbbb為核心控制設(shè)備，采用接近或光電開關(guān)監(jiān)測執(zhí)行結(jié)構(gòu)的位置，調(diào)速部分采用三菱FR-E500系列變頻器進(jìn)行控制，現(xiàn)場的各種控制信號及執(zhí)行元件均通過CC-bbbb由PLC進(jìn)行控制。

2．系統(tǒng)配置

3．系統(tǒng)功能

本總裝線電控系統(tǒng)總體上采用“集中監(jiān)管，分散控制”的模式，整個系統(tǒng)分三層，即信息層、控制層和設(shè)備層。

信息層由安裝在中央控制室的操作員站和工程師站構(gòu)成，操作站的主要作用是向現(xiàn)場的設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，并對現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況和故障信息等進(jìn)行收集監(jiān)控；工程師站的主要作用是制定生產(chǎn)計(jì)劃、管理生產(chǎn)信息。它們的連接采用通用的Ethernet，并通過安裝在MELSECNET/10網(wǎng)主站PLC上的Ethernet模塊實(shí)現(xiàn)與設(shè)備控制層各PLC間的數(shù)據(jù)交換。在必要的時候，可以通過工程師站與管理層的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，使得管理者可以在辦公室對所需要的信息進(jìn)行查閱。

控制層采用三菱的MELSECNET/10網(wǎng)，將總裝線各工段上（除前橋和后橋分裝工段外）的8套Q2AS PLC相連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。它具有傳輸速度高（10Mbps）、編程簡單（*專用網(wǎng)絡(luò)指令）、可靠性高、維護(hù)方便、信息容量大等特點(diǎn)。車身儲存工段采用一臺三菱 A975GOT人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對該工段現(xiàn)場信息的高速響應(yīng)。

設(shè)備層采用四套CC-bbbb，分別掛在車身儲存工段、底盤裝配工段、車門分裝儲存工段和內(nèi)飾工段的PLC上。CC-bbbb現(xiàn)場總線具有傳輸速度高（較高10Mbps）、傳輸距離長（1200m）、設(shè)定簡單、可靠性高、維護(hù)方便、等特點(diǎn)。它通過雙絞線將現(xiàn)場的傳感器、泵、閥、ID讀寫器、變頻器及遠(yuǎn)程I/O等設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)了分散控制集中管理。這樣變頻器的參數(shù)、報警信息等數(shù)據(jù)不但可以方便地由PLC進(jìn)行讀寫，而且可由上位機(jī)和GOT通過PLC方便地進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)調(diào)整。使用ID讀寫器容易進(jìn)行車體跟蹤，減少了信息交流量，使生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高度柔性化，并且有效地提高了自動化程度，節(jié)省人力資源。

4．系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）保持穩(wěn)定的自動化生產(chǎn) 本系統(tǒng)內(nèi)的任何設(shè)備發(fā)生故障，都不會影響其他操作、過程、設(shè)備的運(yùn)行。即使此系統(tǒng)中的任何一個設(shè)備發(fā)生故障，甚至掉線，僅僅故障發(fā)生處的設(shè)備不能進(jìn)行自動操作，其他所有設(shè)備都將連續(xù)工作。當(dāng)故障排除后，設(shè)備能夠自動動恢復(fù)運(yùn)行而不需將整條生產(chǎn)線重新上電。

（2）確保產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)數(shù)據(jù)被實(shí)時收集并監(jiān)控，并根據(jù)這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)可進(jìn)行必要的修補(bǔ)操作。這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)（包括產(chǎn)品的質(zhì)量信息）被保存在上位機(jī)中，并由上位機(jī)進(jìn)行管理

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程如圖所示。設(shè)計(jì)前應(yīng)熟悉圖紙資料，并向有關(guān)人員詳細(xì)了解被控對象的全部功能，如機(jī)械部件的動作順序、動作條件、工作方式、必要的保護(hù)與連鎖等。

1.與硬件有關(guān)的設(shè)計(jì)

(1)確定系統(tǒng)輸入元件和輸出元件的型號，如按鈕、接近開關(guān)、繼電器、接觸器的型號。

(2)根據(jù)設(shè)備的操作任務(wù)和操作方式，確定操作面版所需的元件，如指示燈、數(shù)字顯示裝置等。

(3)確定PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。列表統(tǒng)計(jì)PLC的輸入信號和輸出信號，在表中標(biāo)明各信號的意義和類型。

(4)確定PLC的型號和硬件配置。如確定CPU模塊的型號，擴(kuò)展模塊的型號和塊數(shù)。

(5)給各輸入、輸出變量分配，梯形圖中變量的地址與PLC的外部接線端子號是一致的。

(6)畫出PLC的外部硬件接線圖、電氣原理圖、安裝圖。

(7)建立符號表。建立符號表后可以在程序中顯示各**地址的符號名，利于程序的設(shè)計(jì)和閱讀。

2.設(shè)計(jì)梯形圖程序

首先，應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定用戶程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出程序流程圖或數(shù)字量控制系統(tǒng)的順序功能圖。它們是編程的主要依據(jù)，應(yīng)盡可能的準(zhǔn)確和詳細(xì)。較簡單的系統(tǒng)梯形圖可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。畫出系統(tǒng)的順序功能圖后，選擇某一種編程方法，即可設(shè)計(jì)梯形圖程序。

3.梯形圖程序的模擬調(diào)試

一般先對用戶程序作模擬調(diào)試，根據(jù)順序功能圖，用小開關(guān)和按鈕來模擬PLC實(shí)際的輸入信號，通過模塊上各輸出位對應(yīng)的發(fā)光二極管，觀察各輸出信號的變化是否滿足設(shè)計(jì)要求。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，系統(tǒng)各種不同的工作方式、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時修改程序，直到在各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系完全符合要求為止。

4.現(xiàn)場調(diào)試

完成上述工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場，接入實(shí)際的輸入信號和負(fù)載。在聯(lián)機(jī)總調(diào)試過程中要將暴露出來的各種問題，在現(xiàn)場加以解決，直到完全符合要求為止。

5.編審技術(shù)文件

系統(tǒng)交付使用后，應(yīng)根據(jù)調(diào)試的較終整理出完整的技術(shù)文件并提供給用戶，以利于系統(tǒng)的維修和改進(jìn)。技術(shù)文件包括：

(1)PLC的外部連線圖和其他電氣圖紙。

(2)PLC的編程元件表，包括輸入/輸出、定時器/計(jì)數(shù)器編號以及設(shè)定值等。

(3)順序功能圖、帶注釋的梯形圖和必要的總體文字說明。

電梯是機(jī)電綜合的運(yùn)輸工具。當(dāng)今時代，電梯融合了多種學(xué)科的，隨著電梯運(yùn)行速度、平層準(zhǔn)確度、舒適感、安全保護(hù)等技術(shù)指標(biāo)不斷提高，給人們乘坐電梯帶來了快捷方便。在電梯的電氣自動控制系統(tǒng)中，邏輯控制起著主要作用。無論何種電梯，無論其運(yùn)行速度多大，自動化程度多高，電梯的電氣自動控制系統(tǒng)所要達(dá)到的目的是相同的。電梯的電氣自動控制系統(tǒng)由各種控制環(huán)節(jié)組成;具有相當(dāng)復(fù)雜的關(guān)系，其中電梯選向控制電路的作用是，根據(jù)電梯的層樓信號和指令、召喚信號的情況，來決定電梯的運(yùn)行方向，是向上運(yùn)行還是向下運(yùn)行 J。當(dāng)有了電梯的實(shí)際位置信號以及對電梯發(fā)出的指令和召喚，就可以對電梯的運(yùn)行方向進(jìn)行控制。首先出現(xiàn)的指令信號或首先出現(xiàn)而且具備參與選向召喚信號，我們稱之為有效選向信號。在電梯電氣控制中對選向功能的控制原則是：有效的選向信號(指令、召喚)與電梯的實(shí)際位置比較，有效的選向信號(指令或召喚)在電梯所在層樓之上，則選擇上方向運(yùn)行，反之則選擇下方向運(yùn)行 。

單臺電梯的較佳控制方式是集選控制，采用PLC控制電梯電氣控制系統(tǒng)的性能十分完善，但在許多電梯技術(shù)課程的教課書中，我通過多年教學(xué)和模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在某些控制程序PLC控制電梯的選向控制電路中存在一個設(shè)計(jì)缺陷，在實(shí)踐中造成電梯不合理運(yùn)行，影響了電梯的使用效率;且在教學(xué)上給學(xué)生傳授了錯誤的知識。

1 PLC控制電梯不合理運(yùn)行的現(xiàn)象

根據(jù)電梯技術(shù)教課書中提供的原PLC(歐姆龍C60機(jī)型)控制程序 J，在電梯模型上實(shí)際運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)有這樣不合理的運(yùn)行結(jié)果。

設(shè)有一臺4層4站的電梯停在2樓待命，此時先有3樓的乘客分別選擇了3層上召喚信號，準(zhǔn)備去4樓，后出現(xiàn)1樓有1乘客選擇1層上召喚信號，也準(zhǔn)備去4樓，根據(jù)選向原則，電梯首先選擇上方向運(yùn)行，當(dāng)電梯從1樓起動運(yùn)行到3樓時，響應(yīng)3上召喚信號，執(zhí)行順向截梯，讓電梯停在3樓，但此時由于在1樓存在l上召喚信號，根據(jù)較遠(yuǎn)端反向原則，電梯要選擇下方向，其結(jié)果是在3樓選擇上召喚信號的人，進(jìn)入轎廂后即使點(diǎn)按4樓內(nèi)指令按鈕選擇4內(nèi)指令，但電梯已經(jīng)選擇了下方向，4內(nèi)指令無法讓電梯繼續(xù)上行，此乘客只能隨電梯下到l樓，再上到4樓到達(dá)目的地，結(jié)果是3樓的乘客多走了冤枉路，且占了轎廂空間，降低了電梯的使用效率，選向控制存在缺陷。

2 問題的分析

現(xiàn)就分析上述電梯出現(xiàn)的選向控制問題，首先給出教課書中有問題的PLC控制電梯選向電路梯形圖(圖1)。

 

由梯形圖可以看出，內(nèi)指令信號可直接選向，廳外召喚能參與選向的條件是：在門鎖鎖閉，或者已選擇上方向或下方向后的方向保持。

當(dāng)電梯在2樓停靠待命，則2層的層樓繼電器HR002得電，若有2人在3樓分別選擇了3樓的上下召喚信號，則3樓的上召喚繼電器0610得電。再有人在1樓選擇上召換信號，則0608得電。當(dāng)0610得電后，在選層控制電路里，可以使上方向繼電器1501得電，從而確定電梯選擇上行，當(dāng)電梯運(yùn)行到3樓時，根據(jù)選層控制電路，響應(yīng)3上召換指令，執(zhí)行順向截梯。電梯停在3樓，則3層的層樓繼電器HR003得電。由于HR003得電，上選向電路中定向鏈斷，使上方向繼電器1501失電，下選向電路互鎖解除，此時還有1層上召換信號，通過0608觸頭使下方向繼電器1502得電，從而確定電梯選擇下行，此時即使3樓的乘客進(jìn)入轎廂，選擇4樓內(nèi)指令0606得電，由于存在互鎖，也無法保持上方向，只能隨電梯下到1樓，再上到4樓，這樣顯然不合理 。

3 問題的解決

電梯合理的運(yùn)行應(yīng)如下：當(dāng)電梯運(yùn)行到3樓時，響應(yīng)3上召換指令，執(zhí)行順向截梯停站開門。此時應(yīng)3上召喚信號，且上方向繼電器1501繼續(xù)得電。3樓乘客進(jìn)入轎廂，點(diǎn)按4樓內(nèi)指令按鈕，使4樓內(nèi)指令繼電器0606得電，這樣電梯的門關(guān)好后，繼續(xù)上行到4樓停，完成運(yùn)送3樓乘客的任務(wù)，然后方向改變，下行到1樓響應(yīng)1上召喚信號截梯，最后再上行到4樓，完成運(yùn)送1樓乘客的任務(wù)。

根據(jù)電梯合理運(yùn)行的要求，針對原有方向控制的缺陷，我在原有方向控制電路基礎(chǔ)上，添加設(shè)計(jì)了一段程序，梯形圖如圖2所示，以解決電梯響應(yīng)順方向召喚信號時應(yīng)保持方向連續(xù)，并經(jīng)過模擬試驗(yàn)，結(jié)果正確，解決了問題。以下就所改進(jìn)設(shè)計(jì)的電路做詳細(xì)的闡述。電梯在2樓，出現(xiàn)3樓的召喚信號，電梯要選擇上方向，上方向繼電器1500應(yīng)得電，通過3上召繼電器0610的觸頭，使1200繼電器得電。當(dāng)電梯運(yùn)行到3樓時，一方面，響應(yīng)3上召換指令，執(zhí)行順向截梯停站開門。另一方面，電梯取得3樓層樓信號，使3樓層樓繼電器HR0003得電，讓定向鏈斷，但通過1200繼電器的觸頭使上方向繼電器1500繼續(xù)得電，從而保持電梯停在3樓時，上方向不會消失。3樓的乘客進(jìn)入轎廂，點(diǎn)按4樓內(nèi)指令按鈕，使4樓內(nèi)指令繼電器0606得電，這樣電梯執(zhí)行關(guān)f-1 0501得電，且門關(guān)好后，門鎖閉合0003有信號，1200失電，但此時已有4樓內(nèi)指令信號，繼電器0606觸頭使上方向繼電器1500繼續(xù)得電。這樣電梯將繼續(xù)上行到4樓停靠，且取得4樓層樓信號，使4樓層樓繼電器HR004得電，則上方向繼電器1500失電，下方向控制電路互鎖解除，通過l上召喚信號0608的觸頭，使下方向繼電器1502得電，電梯才選擇下行，到達(dá)l樓，去接送1樓的乘客 .6 J。

4 結(jié)束語

過去，電梯的電氣控制都是建立在繼電器邏輯控制基礎(chǔ)之上，從電梯單個控制環(huán)節(jié)來說，邏輯控制較完善，控制要求容易實(shí)現(xiàn)a但電梯是一個復(fù)雜的、系統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備，各個控制環(huán)節(jié)是相互影響、相互聯(lián)系的關(guān)系，在編寫控制電路程序時，一定要考慮周全，思路清晰，還要經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐驗(yàn)，較終得出電梯電氣控制正確、合理的設(shè)計(jì)方案。依據(jù)方案，編寫出合理、可靠的運(yùn)行程序