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2022年09月13日

浅谈机运输送线的电控系统

2005年,上汽通用五菱股份有限公司耗资5个亿建成了国内最大的西部涂装车间。该车间的电气控制系统基于北美通用汽车的CCH1和CCS2标准设计、制造、安装完成。先进的生产线、一流的电控产品以及标理线架准化的应用软件,不仅确保了涂装车间的安全生产,而且最大限度地满足了柔性化生产的需求。

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电气组成

西部涂装车间(简称西涂)电气控制系统的络分为两层构架,上层控制系统通过以太EtherNet连接,下层受控系统通过设备(DeviceNet)连接。

1. 上层控制系统(见图1)

图1 上层控制系统结构图

上层控制系统设备包括四大上位系统及AB的Logix5561系列PLC。四大上位系统分别为:PMC(生产监视控制系统)服务器,用于监控机运设备情况及车间区域车数等;AVI(自动车体识别系统)服务器,用于跟踪车体及向机器人交换数据等;QAS(暗灯系统) 服务器,用来帮助流水线上的工人在一定生产节拍内、完成质量可靠的汽车装配任务;PHS(工艺监控系统)服务器,用于监控车间的工艺设备,如前处理、直流源等。

中央控制室的电脑和现场触摸屏组成络,通过以太传送数据,监控、管理生产线。

2. 下层受控系统(见图2)

图2 下层控制系统结构图

下层受控系统的方案相对简单,结构简洁,维修方便。其主要设备包括:信号采集装置(AB公司的1794FlexI/O、Turck公司的FDNL8点输入模块等);变频器(SEW公司MFD系列变频器),采用分散控制,具有运行可靠、维护方便安全的优点;桥(Turck公司FDN系列),用于搭建两台PLC构架的设备交换数据的平台。

下层控制系统采用DEVICENET现场总线技术,具有良好的开放性和完整性,拥有周密的络协议;通过设备线将基站和现场各站点连接成一个整体,保证PLC与子站间的数据读取和写入,实现数据信息的共享,从而保证了全线自动化生产、顺序启动和顺序停车。

3. 络构架

AB公司设计的车间络构架通常有三层。上层系统通过以太EtherNet通信;中间层系统通过控制ControlNet通信。这里的中间层控制设备通常指的是各子系统的PL缸套C;下层控制系统通过设备DeviceNet通信。在西涂项目中只用到了以太和设备,而据有关人士介绍,北美通用已经有工厂全部采用以太来控制电控设备。

安全生产第一位

公司时刻把安全生产放在首位,考虑到机运输送系统的危险性,车间配置了安全门控制系统、光幕控制系统,现场运行停止按钮、现场急停按钮、双通道安全继电器(Pilz品牌PNOX系列产品)、接触器构成回路。这些安全防护措施有力地保证了安全有效的生产。

在此,我们以面涂喷房出口升降机的区域为例,简要介绍一下主控柜的现场安全保护回路。

主控制柜的安全保护回路逻辑图由三部分组成,见图3。当现场的紧急停止按钮或光幕、安全门动作时,现场的380V动力电和24V直流安全电自动断开;当现场的运行停止按钮动作时,现场的24V直流安全电断开。以E800安全继电器为例,E800的复位回路串联了两个接触器(E828、E832)的常闭点,当现场的紧急停止按钮拍下时,E800输出断开,E828、E832也断开;恢复紧急停止按钮,E800有了输入后检测复位回路,这时E828、E832必须断开E800才能复位,以此来检测E828、E据前瞻数据库数据显示832是否工作正常。

图3 主控制柜的安全保护回路逻辑图

满足柔性化生产需求

由于产销量持续走高,公司新开发的加长车型在市场上供不应求。在公司东部工厂产能有限这一背景之下,我们在西涂进行了加长车的通过性试验。

西涂的机运系统是通过滑橇活性碳输送线将车体进行转接,完成车身的涂装工艺。在车间通过加长车的过程中我们发现,在车身橇(BDC橇)与电泳橇交接的地方——叉式移栽机(HYZ-1)的叉子与加长车的底座弹簧存在干涉。为此,需要将加长车的位置向辊床工艺方向多移动315mm,见图4。

图4 西涂的机运系统,加长车的位置需向辊床工艺方向多移动315mm

为此,需要在辊床上增加新的夹紧装置,采用电机进行驱动。加长车的运行步骤具体如下:当加长车在旋转辊床HXG_18到位时,通过光电检测开关的检测判断是加长车后,将加长车送到图4中的位置,新的夹紧装置动作,将橇体夹紧,然后进行车身转移。

这里,我们采用SEW变频器现场分布式控制电机来驱动夹紧装置。SEW变频器(MFD系列)由底座、维修开关、变频器模块、总线接口模块构成。

SEW变频器由24V直流控制,电缆有4芯线。其中,2芯24V直流电用来供给感应开关用电,另外2芯是直流24V安全电。在主控柜安全保护回路的介绍中我们已经提到,如果安全电消失,变频器就停止输出。车间内使用的电即便解决才能学的更快机抱闸均为220V直流抱闸线圈,电机中不需要整流块,因此,从变频器到电机线缆中的抱闸线已经为直流电。

SEW变频器的模块参数直接在模块上进行调整。本项目调整的参数有最高频率、最低频率、加减速时间、允许设备控制、允许超额功率运行、允许抱闸线圈单独打开、允许电机快速启动并通过TH进行热保护。由于通过设备控制,需要在总线接口模块的背面设置该设备的站点。

将变频器的参数和现场线路接好后,现场的工作就完成了。接下来还需要使用AB公司的软件RSNetWork对新增设备进行配置。上面的配置完成后,SEW变频器就可以通过总线与CPU联系,再更改程序即可投入使用。与发展中国家相比

标准化的应用软件

西涂的机运程序是根据北美的通用标准模板而生成的,程序中的每一种设备都对应有标准的模板。

机运程序的生成需要在Excel表格中输入各机运设备的名称、顺序、区域等,设备的数据类型选用用户自定义数据类型中已经定义好的数据类型,然后将填好的Excel表导入到Logix5000编程软件,自动生成程序。对于自动生成的程度,编程人员只需要稍做修改即可投入使用。以加长车改造项目为例,BSG-3(见图4)的数据类型为用户自定义数据类型ac-LWP(带辅助升降台的辊床),依照标准模版对ac-LWP进行定义。使用时,我们只需要打开Logix5000编程软件,在User-Defined菜单中调用ac-LWP模块,自动生成的程度只需稍做改动。 (end)山西风湿免疫三级医院
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