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一、 項目簡介
shenlongqicheyouxiangongsishizhongguozuidadezhongfaheziqiye，yeshiguoneizuidadeqichezhizaochangjiazhiyi，zhuyaoshengchanxuetielonghebiaozhiliangzhongpinpaideqiche，muqianyixingchengnianchan30萬輛汽車的生產能力。神龍公司衝壓車間二期項目是神龍公司生產能力從15萬輛提升到30萬輛的重點項目。該項目共有三條全自動機器人衝壓生產線。其中壓力機由德國舒勒公司提供，機器人自動化連線由ABB柔性自動化公司（西班牙）負責。下麵我將以衝壓車間L6線為例來介紹SIENENS自動化產品在衝壓生產線的應用。
二、 係統介紹
1. 項目的簡要工藝。
衝壓車間L6線是使用一台帶液壓墊的單動壓機1400T(SEC)和另外四台單動壓機600T(SE))對(dui)板(ban)料(liao)進(jin)行(xing)連(lian)續(xu)衝(chong)壓(ya)來(lai)獲(huo)得(de)最(zui)終(zhong)的(de)成(cheng)形(xing)零(ling)件(jian)。由(you)叉(cha)車(che)將(jiang)開(kai)卷(juan)線(xian)下(xia)好(hao)的(de)板(ban)料(liao)上(shang)到(dao)生(sheng)產(chan)線(xian)首(shou)端(duan)的(de)兩(liang)個(ge)可(ke)移(yi)動(dong)拆(chai)垛(duo)小(xiao)車(che)上(shang)。板(ban)料(liao)由(you)一(yi)台(tai)裝(zhuang)有(you)雙(shuang)料(liao)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)拆(chai)垛(duo)機(ji)器(qi)人(ren)進(jin)行(xing)拆(chai)垛(duo)，它(ta)將(jiang)拆(chai)垛(duo)的(de)板(ban)料(liao)放(fang)置(zhi)在(zai)對(dui)中(zhong)台(tai)上(shang)。板(ban)料(liao)在(zai)對(dui)中(zhong)台(tai)上(shang)對(dui)中(zhong)後(hou)由(you)一(yi)台(tai)上(shang)料(liao)機(ji)器(qi)人(ren)抓(zhua)起(qi), 並將板料放到帶液壓墊的單動壓機(SEC)裏進行衝壓. 壓機間工位機器人將板料從SEC壓機逐步運送每台單動壓機（SE）裏進行衝壓直到線尾的最後一台單動壓機(SE)裏。一個出線端機器人將已衝壓好的零件從最後一台單動壓機(SE)裏取出,然後放置在出料皮帶機上. 出料皮帶機將零件傳送到操作人員處,由後者將零件放置在容器箱裏
神龍汽車公司衝壓L6線
2. 生產線的組成及功能
整條生產線主要由八台機器人、五台壓機、兩個拆垛小車和線尾出料皮帶機組成，分為6個單元（生產線布局為下圖一所示）。
圖一
² 單元1：由R61U和R61L機器人、兩個拆垛工作台、板料對中台以及P60#壓力機組成。負責板料的拆垛、板料的對中及對雙動壓機（60#壓機）的上料及板料衝壓成形。
² 單元2：由R62U和R62L機器人以及P61#壓力機組成。負責在60#和61#壓機之間上料和下料（帶板料翻轉）及零件衝壓成形。
² 單元 3、4、5：分別由R63、R64、R65以及相對應的P62#壓力機、P63#壓力機和P64#壓力機組成。負責在壓機61#和64#壓機之間上料和下料及零件衝壓成形。
² 單元6：由R66機器人和線尾出料皮帶機組成。負責為64#壓機下料並傳送零件到線尾出料皮帶機。
3. 自動化係統的組成
衝壓車間L6線的整個自動化係統分為為兩大部分。
1) 壓力機部分的自動化：
壓力機按照設備的組成一般可分為上橫梁、滑塊、底座、活動工作台、液壓站和壓機操作麵板以及壓機電櫃等幾部分。采用SIEMENS公司的S7-416-2DP PLC作為控製係統，通過Profibus總線將分布在各個組成單元的分布式I/O,編碼器，變頻器，直流調速器、MP370人機界麵等連接起來。
2) 機器人自動化連線部分：
自動化連線由位於線首TDL電櫃的SIEMENS S7 416-2DP PLC作為控製係統, 通過PROFIBUS 總線連接管理分布在6個單元的ET200M、變頻器、MP370人機界麵、機器人以及通過DP/DP耦合器來和壓機的PLC進行數據交換。
壓(ya)機(ji)的(de)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)經(jing)過(guo)多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，已(yi)經(jing)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)應(ying)用(yong)，而(er)全(quan)自(zi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)衝(chong)壓(ya)線(xian)在(zai)國(guo)內(nei)的(de)應(ying)用(yong)還(hai)不(bu)多(duo)，下(xia)麵(mian)我(wo)將(jiang)主(zhu)要(yao)介(jie)紹(shao)機(ji)器(qi)人(ren)自(zi)動(dong)化(hua)連(lian)線(xian)部(bu)分(fen)。
三、 機器人自動化連線控製係統的構成
機器人自動化連線電氣控製係統采用全套德國西門子元器件。從空氣開關、接觸器到PLC、分布式I/O、HMI人機界麵、變頻驅動器等全部選用西門子器件，通過采用西門子PROFIBUS總線並結合西門子STEP 7編程軟件的強大功能，輕鬆實現自動控製係統的高性能、高可靠性和易於維護，實現了西門子的全集成自動化解決方案。
4. 係統的硬件組態。
5. 係統的網絡結構圖
6. 機器人與PLC的接口信號定義：
通過在每個機器人SC4plus控製係統中配上作為Profibus-DP從站的DSQC352單元板，同時在S7 PLC PROFIBUS 網絡上配置該單元，這樣SIEMENC PLC 就可以和ABB機器人交換信息了。下麵是一個ABB 機器人配置的實際例子：
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，該單元共配置64個輸入/輸出，對每個輸入/輸出定義變量名後，就可以在機器人中係統中使用這些輸入/輸出。這樣S7 PLC 的輸出就對應著相應的ABB機器人的輸入，同理ABB機器人的輸出對應相應的S7 PLC的輸入。
四、 控製係統完成的功能
1. 該自動化連線裝置主要實現以下功能:
- 衝壓線自動化的一般功能
Ø 包括拆垛小車的運行管理、線尾皮帶機運行管理。由於線尾皮帶機采用了變頻調速，因此皮帶機的速度按工藝要求進行調整。即在MP370上輸入所需要的速度後，S7 PLC 就可以通過Profibusjiangsuoshedingdecanshufasonggeibianpinqi，bianpinqijiukeyiqudongdianjianzuixindeshedingzhijinxingyunzhuan。congershixianlezhenduibutongchicundelingjiantiaozhengpidaijisududegongneng。
Ø 信xin號hao指zhi示shi燈deng的de管guan理li，分fen別bie管guan理li線xian首shou操cao作zuo台tai指zhi示shi燈deng和he單dan元yuan指zhi示shi燈deng。通tong過guo不bu同tong的de指zhi示shi燈deng的de顯xian示shi，可ke以yi很hen方fang便bian的de知zhi道dao生sheng產chan線xian所suo處chu的de狀zhuang態tai，線xian首shou操cao作zuo台tai指zhi示shi燈deng分fen為wei6個狀態，狀態指示見下表：
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部件 |
標簽名稱 |
狀態/動作 |
功能 |
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N°1 指示燈 綠色 |
衝壓線自動 |
閃爍 |
衝壓線初始條件Ok (單元1到6已經OK，等待 DCY) |
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保持亮 |
衝壓線自動運行(DCY) |
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N°2 指示燈 白色 |
衝壓線清空 |
閃爍 |
正在請求清空 |
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保持亮 |
衝壓線已經清空 |
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N°3 指示燈 紅色 |
衝壓線故障 |
閃爍 |
衝壓線安全門打開或沒有重新鎖定 |
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保持亮 |
導致生產線停止的故障 |
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N°4 指示燈 橙色 |
批次更換 |
閃爍 |
請求批次更換 |
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保持亮 |
正在更換批次中 |
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N°5 指示燈 藍色 |
質檢停止 |
保持亮 |
衝壓線處於質檢停止中 |
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N°6 指示燈 橙色 |
廢料線停止 |
保持亮 |
地下室廢料線已停止運行 |
Ø 生產參數管理，在生產線首的第一個顯示屏上能夠顯示當前生產零件的批次號, 每班生產零件數量, 生產的小時節拍, 衝壓線的瞬時節拍, 以及更換批次時間.位於衝壓線線尾的第二個顯示屏僅顯示當班生產的零件數量。兩個顯示屏都連接在PROFIBUS總線上，因此可以很方便的實現數據的更新，見下圖。
壓機和機器人之間的信號的交換和處理
Ø 包括壓機發給機器人的下料允許、零件在壓機內、零件已衝壓等信號以及機器人發給壓機的上下料確認、機器人在壓機範圍外和啟動壓機下壓等信號。
- 工藝參數的存儲和自動換模功能
Ø 所有生產零件的工藝參數均存放在MP370的配方當中，維修人員可以通過ProSave將配方保存在電腦中，另外也在PROTOOL中設計了相應的功能鍵可以將配方組直接存儲在CF卡上。這樣當更換一個新的MP370後就可以直接將配方數據導入而不需要再次輸入工藝參數了。當需要全線自動換模時，通過MP370頁麵上功能，在MP370內的零件表中選擇需要生產的零件號，發送全線換模命令，生產線即開始自動換模。機器人的參數、壓機的工藝參數全部自動調整和更換。下圖是在HMI上的換模頁麵
整線的管理功能
Ø 包括單元的請求進入、循環結束停止、質量檢查停止和衝壓線排空等各種情況的處理
- 衝壓連線的故障和報警的管理
Ø 由於在項目中使用SIEMENS的PDAIG軟件，提高了STEP 7標準軟件采用LAD/STL/FBD語言在處理診斷功能方麵的能力，這個診斷處理功能能夠監視生產過程，察覺使用過程中的出現故障並提供相應的故障的ID和相關聯的值發送到相連接的HMI操作麵板上，通過在HMI上的診斷頁麵，就可以查看相應的發生故障的程序段和了解故障發生的原因。另外本項目還增加了相應的Profibus總線的診斷功能。
- 總之, 整條生產線自動運行的所有過程.
2. 項目中的部分特殊功能的實現。
這次在項目中還使用了網絡診斷功能，它是采用了SIEMENS公司診斷型中繼器（Diagnostics Repeater）來實現的。診斷型中繼器除擁有普通中繼器的網段擴展功能外，還具有PROFIBUS網絡監控功能，當PROFIBUS網絡物理介質出錯時，它可快速定位故障發生的地點及故障性質，包括：PROFIBUS中A線或B線斷路/與屏蔽層間的短路、終端電阻缺失或無效的級聯深度、網段節點過多或距離超出通信範圍等。
在STEP 7程序中調用FB125及其背景數據塊DB125可以診斷係統中站點和模塊的錯誤，FB125/DB125須由OB1/OB82/OB86進行調用。
FB125在OB1/OB82/OB86中調用程序如下：
CALL "DETAIL_DP_DIAG" , "DETAIL_DIAG_DB" // 調用FB125/DB125
DP_MASTERSYSTEM := // DP主站的個數
EXTERNAL_DP_INTERFACE:= // CPU集成的DP接口
MANUAL_MODE := // 手動/自動 模式選擇
SINGLE_STEP_SLAVE := // 轉到下一個出錯的DP從站
SINGLE_STEP_ERROR := // 轉到正在顯示的DP從站的下一個錯誤
RESET := // 係統初始化
SINGLE_DIAG := // 讀DP從站的診斷
SINGLE_DIAG_ADR := // 設置單獨診斷的從站地址
ALL_DP_SLAVES_OK := // 係統中從站運行正常否
SUM_SLAVES_DIAG := // 出錯的從站的數目
SLAVE_ADR := // 出錯的從站的地址
SLAVE_STATE := // 從站狀態
SLAVE_IDENT_NO := // 與SLAVE_ADR想關聯
ERROR_NO := // 與SLAVE_ADR對應的錯誤故障信息
ERROR_TYPE := // 故障類別
MODULE_NO := // 與SLAVE_ADR相對應的模塊編號
MODULE_STATE := // 與SLAVE_ADR相對應的模塊狀態
CHANNEL_NO := // 與SLAVE_ADR相對應的模塊的通道編號
CHANNEL_TYPE := // 與SLAVE_ADR相對應的通道類型
CHANNEL_ERROR_CODE := // 與SLAVE_ADR相對應的通道的錯誤信息碼
CHANNEL_ERROR_INFO_1 := // 與SLAVE_ADR相對應的通道的錯誤類型1
CHANNEL_ERROR_INFO_2 := // 與SLAVE_ADR相對應的通道的錯誤類型2
DIAG_COUNTER := // 顯示的DP從站的總數
DIAG_OVERFLOW := // 診斷DP從站的總數大於32個，需執行RESET
BUSY := // FB125正在診斷DP係統
網絡錯誤在 MP370上的顯示是標準頁麵，這些頁麵可從PROTOOL標準庫中進行拷貝應用，站點狀態顯示頁麵見下圖
三.結束語
由於采用了SIEMENS公司S7-400係列PLC及其相應的Profibus總(zong)線(xian)，使(shi)得(de)整(zheng)個(ge)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)，安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)，操(cao)作(zuo)靈(ling)活(huo)，減(jian)輕(qing)了(le)工(gong)人(ren)的(de)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)，減(jian)少(shao)了(le)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)時(shi)的(de)故(gu)障(zhang)率(lv)，提(ti)高(gao)了(le)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)管(guan)理(li)水(shui)平(ping)，提(ti)高(gao)了(le)神(shen)龍(long)公(gong)司(si)在(zai)激(ji)烈(lie)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)的(de)領(ling)先(xian)到(dao)位(wei)。同(tong)時(shi)這(zhe)也(ye)是(shi)SIEMENS公司自動化產品在神龍公司設備項目改造中應用的又一成功範例。
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