一、  項(xiàng)目簡(jiǎn)介

神龍汽車(chē)有限公司是中國(guó)最大的中法合資企業(yè),，也是國(guó)內(nèi)最大的汽車(chē)制造廠(chǎng)家之一,，主要生產(chǎn)雪鐵龍和標(biāo)致兩種品牌的汽車(chē),，目前已形成年產(chǎn)30萬(wàn)輛汽車(chē)的生產(chǎn)能力。神龍公司沖壓車(chē)間二期項(xiàng)目是神龍公司生產(chǎn)能力從15萬(wàn)輛提升到30萬(wàn)輛的重點(diǎn)項(xiàng)目,。該項(xiàng)目共有三條全自動(dòng)機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線(xiàn)。其中壓力機(jī)由德國(guó)舒勒公司提供,，機(jī)器人自動(dòng)化連線(xiàn)由ABB柔性自動(dòng)化公司（西班牙）負(fù)責(zé),。下面我將以沖壓車(chē)間L6線(xiàn)為例來(lái)介紹SIENENS自動(dòng)化產(chǎn)品在沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的應(yīng)用。

二,、  系統(tǒng)介紹

1.           項(xiàng)目的簡(jiǎn)要工藝,。

沖壓車(chē)間L6線(xiàn)是使用一臺(tái)帶液壓墊的單動(dòng)壓機(jī)1400T(SEC)和另外四臺(tái)單動(dòng)壓機(jī)600T(SE))對(duì)板料進(jìn)行連續(xù)沖壓來(lái)獲得最終的成形零件。由叉車(chē)將開(kāi)卷線(xiàn)下好的板料上到生產(chǎn)線(xiàn)首端的兩個(gè)可移動(dòng)拆垛小車(chē)上,。板料由一臺(tái)裝有雙料檢測(cè)器的拆垛機(jī)器人進(jìn)行拆垛,，它將拆垛的板料放置在對(duì)中臺(tái)上。板料在對(duì)中臺(tái)上對(duì)中后由一臺(tái)上料機(jī)器人抓起, 并將板料放到帶液壓墊的單動(dòng)壓機(jī)(SEC)里進(jìn)行沖壓. 壓機(jī)間工位機(jī)器人將板料從SEC壓機(jī)逐步運(yùn)送每臺(tái)單動(dòng)壓機(jī)（SE）里進(jìn)行沖壓直到線(xiàn)尾的最后一臺(tái)單動(dòng)壓機(jī)(SE)里,。一個(gè)出線(xiàn)端機(jī)器人將已沖壓好的零件從最后一臺(tái)單動(dòng)壓機(jī)(SE)里取出,然后放置在出料皮帶機(jī)上. 出料皮帶機(jī)將零件傳送到操作人員處,由后者將零件放置在容器箱里

神龍汽車(chē)公司沖壓L6線(xiàn)

2.           生產(chǎn)線(xiàn)的組成及功能

整條生產(chǎn)線(xiàn)主要由八臺(tái)機(jī)器人,、五臺(tái)壓機(jī)、兩個(gè)拆垛小車(chē)和線(xiàn)尾出料皮帶機(jī)組成,，分為6個(gè)單元（生產(chǎn)線(xiàn)布局為下圖一所示）,。

圖一

²        單元1：由R61U和R61L機(jī)器人、兩個(gè)拆垛工作臺(tái),、板料對(duì)中臺(tái)以及P60#壓力機(jī)組成,。負(fù)責(zé)板料的拆垛、板料的對(duì)中及對(duì)雙動(dòng)壓機(jī)（60#壓機(jī)）的上料及板料沖壓成形,。

²        單元2：由R62U和R62L機(jī)器人以及P61#壓力機(jī)組成,。負(fù)責(zé)在60#和61#壓機(jī)之間上料和下料（帶板料翻轉(zhuǎn)）及零件沖壓成形。

²        單元 3,、4,、5：分別由R63、R64,、R65以及相對(duì)應(yīng)的P62#壓力機(jī),、P63#壓力機(jī)和P64#壓力機(jī)組成。負(fù)責(zé)在壓機(jī)61#和64#壓機(jī)之間上料和下料及零件沖壓成形,。

²        單元6：由R66機(jī)器人和線(xiàn)尾出料皮帶機(jī)組成,。負(fù)責(zé)為64#壓機(jī)下料并傳送零件到線(xiàn)尾出料皮帶機(jī)。

3.           自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

沖壓車(chē)間L6線(xiàn)的整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)分為為兩大部分,。

1)   壓力機(jī)部分的自動(dòng)化：

壓力機(jī)按照設(shè)備的組成一般可分為上橫梁,、滑塊,、底座、活動(dòng)工作臺(tái),、液壓站和壓機(jī)操作面板以及壓機(jī)電柜等幾部分,。采用SIEMENS公司的S7-416-2DP PLC作為控制系統(tǒng)，通過(guò)Profibus總線(xiàn)將分布在各個(gè)組成單元的分布式I/O,編碼器,，變頻器,，直流調(diào)速器、MP370人機(jī)界面等連接起來(lái),。

2)   機(jī)器人自動(dòng)化連線(xiàn)部分：

自動(dòng)化連線(xiàn)由位于線(xiàn)首TDL電柜的SIEMENS S7 416-2DP PLC作為控制系統(tǒng), 通過(guò)PROFIBUS 總線(xiàn)連接管理分布在6個(gè)單元的ET200M,、變頻器、MP370人機(jī)界面,、機(jī)器人以及通過(guò)DP/DP耦合器來(lái)和壓機(jī)的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,。

壓機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用,，而全自動(dòng)機(jī)器人沖壓線(xiàn)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還不多,，下面我將主要介紹機(jī)器人自動(dòng)化連線(xiàn)部分。

三,、  機(jī)器人自動(dòng)化連線(xiàn)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)器人自動(dòng)化連線(xiàn)電氣控制系統(tǒng)采用全套德國(guó)西門(mén)子元器件,。從空氣開(kāi)關(guān)、接觸器到PLC,、分布式I/O,、HMI人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器等全部選用西門(mén)子器件,，通過(guò)采用西門(mén)子PROFIBUS總線(xiàn)并結(jié)合西門(mén)子STEP 7編程軟件的強(qiáng)大功能,，輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的高性能、高可靠性和易于維護(hù),，實(shí)現(xiàn)了西門(mén)子的全集成自動(dòng)化解決方案,。

4.           系統(tǒng)的硬件組態(tài)。 

5.           系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

6.           機(jī)器人與PLC的接口信號(hào)定義：

通過(guò)在每個(gè)機(jī)器人SC4plus控制系統(tǒng)中配上作為Profibus-DP從站的DSQC352單元板,，同時(shí)在S7 PLC PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)上配置該單元,，這樣SIEMENC PLC 就可以和ABB機(jī)器人交換信息了。下面是一個(gè)ABB 機(jī)器人配置的實(shí)際例子：

EIO_UNIT:

      -Name "SLAVE" -Type "d352" -Bus "BASE" -Digin 64 -Digout 64 -PollRate 50

      -Param "SLAVE_VALUES"

EIO_USER_SIGNAL = EIO_SIGNAL:

      -Name "rdiProgNumP1" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 1

      -Name "rdiProgNumP2" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 2

      -Name "rdiProgNumP4" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 3

      -Name "rdiProgNumP8" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 4

      -Name "rdiProgNumP16" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 5

      -Name "rdiProgNumP32" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 6

      -Name "rdiProgNumP64" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 7

                                  ,。,。。

      -Name "rdiNextProgP128" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 64

由上例可見(jiàn),，該單元共配置64個(gè)輸入/輸出,，對(duì)每個(gè)輸入/輸出定義變量名后，就可以在機(jī)器人中系統(tǒng)中使用這些輸入/輸出。這樣S7 PLC 的輸出就對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的ABB機(jī)器人的輸入,，同理ABB機(jī)器人的輸出對(duì)應(yīng)相應(yīng)的S7 PLC的輸入,。

四、  控制系統(tǒng)完成的功能

1.       該自動(dòng)化連線(xiàn)裝置主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

-    沖壓線(xiàn)自動(dòng)化的一般功能

Ø         包括拆垛小車(chē)的運(yùn)行管理,、線(xiàn)尾皮帶機(jī)運(yùn)行管理,。由于線(xiàn)尾皮帶機(jī)采用了變頻調(diào)速，因此皮帶機(jī)的速度按工藝要求進(jìn)行調(diào)整,。即在MP370上輸入所需要的速度后,，S7 PLC 就可以通過(guò)Profibus將所設(shè)定的參數(shù)發(fā)送給變頻器，變頻器就可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)按最新的設(shè)定值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),。從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同尺寸的零件調(diào)整皮帶機(jī)速度的功能,。

Ø         信號(hào)指示燈的管理，分別管理線(xiàn)首操作臺(tái)指示燈和單元指示燈,。通過(guò)不同的指示燈的顯示，可以很方便的知道生產(chǎn)線(xiàn)所處的狀態(tài),，線(xiàn)首操作臺(tái)指示燈分為6個(gè)狀態(tài),，狀態(tài)指示見(jiàn)下表：

Ø         生產(chǎn)參數(shù)管理,，在生產(chǎn)線(xiàn)首的第一個(gè)顯示屏上能夠顯示當(dāng)前生產(chǎn)零件的批次號(hào), 每班生產(chǎn)零件數(shù)量, 生產(chǎn)的小時(shí)節(jié)拍, 沖壓線(xiàn)的瞬時(shí)節(jié)拍, 以及更換批次時(shí)間.位于沖壓線(xiàn)線(xiàn)尾的第二個(gè)顯示屏僅顯示當(dāng)班生產(chǎn)的零件數(shù)量,。兩個(gè)顯示屏都連接在PROFIBUS總線(xiàn)上，因此可以很方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新,，見(jiàn)下圖,。

-    壓機(jī)和機(jī)器人之間的信號(hào)的交換和處理

Ø         包括壓機(jī)發(fā)給機(jī)器人的下料允許、零件在壓機(jī)內(nèi),、零件已沖壓等信號(hào)以及機(jī)器人發(fā)給壓機(jī)的上下料確認(rèn),、機(jī)器人在壓機(jī)范圍外和啟動(dòng)壓機(jī)下壓等信號(hào)。

-    工藝參數(shù)的存儲(chǔ)和自動(dòng)換模功能

Ø         所有生產(chǎn)零件的工藝參數(shù)均存放在MP370的配方當(dāng)中,，維修人員可以通過(guò)ProSave將配方保存在電腦中,，另外也在PROTOOL中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能鍵可以將配方組直接存儲(chǔ)在CF卡上。這樣當(dāng)更換一個(gè)新的MP370后就可以直接將配方數(shù)據(jù)導(dǎo)入而不需要再次輸入工藝參數(shù)了,。當(dāng)需要全線(xiàn)自動(dòng)換模時(shí),，通過(guò)MP370頁(yè)面上功能，在MP370內(nèi)的零件表中選擇需要生產(chǎn)的零件號(hào),，發(fā)送全線(xiàn)換模命令,，生產(chǎn)線(xiàn)即開(kāi)始自動(dòng)換模。機(jī)器人的參數(shù),、壓機(jī)的工藝參數(shù)全部自動(dòng)調(diào)整和更換,。下圖是在HMI上的換模頁(yè)面

-    整線(xiàn)的管理功能

Ø         包括單元的請(qǐng)求進(jìn)入、循環(huán)結(jié)束停止、質(zhì)量檢查停止和沖壓線(xiàn)排空等各種情況的處理

-    沖壓連線(xiàn)的故障和報(bào)警的管理

Ø         由于在項(xiàng)目中使用SIEMENS的PDAIG軟件,，提高了STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件采用LAD/STL/FBD語(yǔ)言在處理診斷功能方面的能力,，這個(gè)診斷處理功能能夠監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程，察覺(jué)使用過(guò)程中的出現(xiàn)故障并提供相應(yīng)的故障的ID和相關(guān)聯(lián)的值發(fā)送到相連接的HMI操作面板上,，通過(guò)在HMI上的診斷頁(yè)面,，就可以查看相應(yīng)的發(fā)生故障的程序段和了解故障發(fā)生的原因。另外本項(xiàng)目還增加了相應(yīng)的Profibus總線(xiàn)的診斷功能,。

-    總之, 整條生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的所有過(guò)程.

2.       項(xiàng)目中的部分特殊功能的實(shí)現(xiàn),。

這次在項(xiàng)目中還使用了網(wǎng)絡(luò)診斷功能，它是采用了SIEMENS公司診斷型中繼器（Diagnostics Repeater）來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。診斷型中繼器除擁有普通中繼器的網(wǎng)段擴(kuò)展功能外,，還具有PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，當(dāng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)出錯(cuò)時(shí),，它可快速定位故障發(fā)生的地點(diǎn)及故障性質(zhì),，包括：PROFIBUS中A線(xiàn)或B線(xiàn)斷路/與屏蔽層間的短路、終端電阻缺失或無(wú)效的級(jí)聯(lián)深度,、網(wǎng)段節(jié)點(diǎn)過(guò)多或距離超出通信范圍等,。

     在STEP 7程序中調(diào)用FB125及其背景數(shù)據(jù)塊DB125可以診斷系統(tǒng)中站點(diǎn)和模塊的錯(cuò)誤，FB125/DB125須由OB1/OB82/OB86進(jìn)行調(diào)用,。

     FB125在OB1/OB82/OB86中調(diào)用程序如下：

  CALL  "DETAIL_DP_DIAG" , "DETAIL_DIAG_DB"  // 調(diào)用FB125/DB125

       DP_MASTERSYSTEM      :=               // DP主站的個(gè)數(shù)

       EXTERNAL_DP_INTERFACE:=               // CPU集成的DP接口

       MANUAL_MODE          :=               // 手動(dòng)/自動(dòng) 模式選擇

       SINGLE_STEP_SLAVE    :=               // 轉(zhuǎn)到下一個(gè)出錯(cuò)的DP從站

       SINGLE_STEP_ERROR    :=               // 轉(zhuǎn)到正在顯示的DP從站的下一個(gè)錯(cuò)誤

       RESET                :=               // 系統(tǒng)初始化

       SINGLE_DIAG          :=               // 讀DP從站的診斷

       SINGLE_DIAG_ADR      :=               // 設(shè)置單獨(dú)診斷的從站地址

       ALL_DP_SLAVES_OK     :=               // 系統(tǒng)中從站運(yùn)行正常否

       SUM_SLAVES_DIAG      :=               // 出錯(cuò)的從站的數(shù)目

       SLAVE_ADR            :=               // 出錯(cuò)的從站的地址

       SLAVE_STATE          :=               // 從站狀態(tài)

       SLAVE_IDENT_NO       :=               // 與SLAVE_ADR想關(guān)聯(lián)

       ERROR_NO             :=               // 與SLAVE_ADR對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤故障信息

       ERROR_TYPE           :=               // 故障類(lèi)別

       MODULE_NO            :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的模塊編號(hào)

       MODULE_STATE         :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的模塊狀態(tài)

       CHANNEL_NO           :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的模塊的通道編號(hào)

       CHANNEL_TYPE         :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的通道類(lèi)型

       CHANNEL_ERROR_CODE   :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的通道的錯(cuò)誤信息碼

       CHANNEL_ERROR_INFO_1 :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的通道的錯(cuò)誤類(lèi)型1

       CHANNEL_ERROR_INFO_2 :=               // 與SLAVE_ADR相對(duì)應(yīng)的通道的錯(cuò)誤類(lèi)型2

       DIAG_COUNTER         :=               // 顯示的DP從站的總數(shù)

       DIAG_OVERFLOW        :=               // 診斷DP從站的總數(shù)大于32個(gè),，需執(zhí)行RESET

       BUSY                 :=               // FB125正在診斷DP系統(tǒng)

     網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤在      MP370上的顯示是標(biāo)準(zhǔn)頁(yè)面，這些頁(yè)面可從PROTOOL標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中進(jìn)行拷貝應(yīng)用,，站點(diǎn)狀態(tài)顯示頁(yè)面見(jiàn)下圖

3.       結(jié)束語(yǔ)

  由于采用了SIEMENS公司S7-400系列PLC及其相應(yīng)的Profibus總線(xiàn),，使得整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)功能強(qiáng)大，安全可靠,，操作靈活,，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的故障率,，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率和自動(dòng)化管理水平,，提高了神龍公司在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的領(lǐng)先到位。同時(shí)這也是SIEMENS公司自動(dòng)化產(chǎn)品在神龍公司設(shè)備項(xiàng)目改造中應(yīng)用的又一成功范例,。