汽車總裝線監(jiān)控及報警系統(tǒng)設(shè)計方案

1 引言
　　汽車總裝生產(chǎn)線是整個汽車生產(chǎn)線的重要組成環(huán)節(jié)，其運行狀況直接影響到汽車廠生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量。為此，本項目設(shè)計基于step7的plc控制系統(tǒng)，項目軟件平臺由西門子wincc6.2實現(xiàn)汽車總裝線監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)報警系統(tǒng)。
　　西門子公司的wincc組態(tài)軟件具有監(jiān)控生產(chǎn)過程的強大功能，是基于個人計算機的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備運行、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各種功能。wincc具有廣泛的應(yīng)用和較強的兼容性，能提供成熟可靠的操作和高效的組態(tài)功能，同時具有靈活的配置能力。
　　2 系統(tǒng)整體設(shè)計
　　華晨金杯a1車總裝車間監(jiān)控系統(tǒng)由中控室和現(xiàn)場7個plc控制站組成。整個控制系統(tǒng)采用“集中監(jiān)視、分散控制”的模式，依據(jù)這一原則，將整個系統(tǒng)分為三個層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。每個層次中使用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及軟硬件配置，以實現(xiàn)各自不同的功能。系統(tǒng)組成形式如圖1所示。
　　
　　圖1 a1車總裝車間監(jiān)控系統(tǒng)整體組成
　　2.1 監(jiān)控層主要功能
　　中控室采用計算機監(jiān)視系統(tǒng)通過以太網(wǎng)（ethernet）對車間內(nèi)各個受控設(shè)備的運行信息（指能夠通過以太網(wǎng)向計算機監(jiān)視系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)）進行實時采集和集中監(jiān)控。中控室設(shè)置數(shù)據(jù)采集服務(wù)器一臺（工程師站），作為scada服務(wù)器（監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)以windows 2003 server為操作平臺，運行控制軟件（step 7）完成生產(chǎn)線各控制軟件編制及上下載、故障診斷，運行組態(tài)監(jiān)控軟件（wincc6.2），完成設(shè)備控制信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集工作，經(jīng)過程序處理，生成各種文件，顯示各生產(chǎn)區(qū)域的動態(tài)畫面及圖形，對該區(qū)域的生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀況、物流狀態(tài)進行動態(tài)模擬、實時監(jiān)控，并實現(xiàn)實時反映生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各部接口和設(shè)備的情況。
　　監(jiān)視計算機2臺（操作員站），看板系統(tǒng)控制計算機1臺，從scada服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息，建立顯示界面并對設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)視，并能自動記錄工藝參數(shù)、打印故障報表。中控室及plc網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)交換機（switch）進行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，以太網(wǎng)交換機（switch）之間的聯(lián)接采用光纜。
　　2.2 控制層主要功能
　　控制層采用plc及profibus現(xiàn)場總線接受現(xiàn)場發(fā)來的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過cpu運算與處理后，發(fā)出相應(yīng)的指令（輸出信號）對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。同時，各個主要單臺設(shè)備的控制系統(tǒng)具備以下功能：
　?。?） 能夠?qū)崿F(xiàn)對該設(shè)備本身的獨立控制，并滿足工藝要求；
　?。?） 凡是需要在中控室內(nèi)集中監(jiān)視的數(shù)據(jù)（如運行狀況、故障信息等），各個單臺設(shè)備的控制系統(tǒng)均能夠獨立地進行實時采集；
　?。?） 必須具有中控室計算機監(jiān)視系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡(luò)接口（以太網(wǎng)）。
　　2.3 設(shè)備層主要功能
　　設(shè)備層主要包括現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場傳感器（接近開關(guān)、光電開關(guān)等）、現(xiàn)場其它輸入設(shè)備（如控制按鈕等）、顯示設(shè)備（如指示燈等）等，直接或通過現(xiàn)場總線與控制層中的plc相聯(lián)系，將輸入信號發(fā)送給plc，將plc輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備。
　　在生產(chǎn)線上需要人工參與或手動控制的環(huán)節(jié)設(shè)置，原則上在現(xiàn)場相關(guān)區(qū)域和主要專機及單線（體）設(shè)備旁均應(yīng)設(shè)置本地操作站，如生產(chǎn)線上的升降機、移行機、轉(zhuǎn)臺、鏈式輸送機等等。
　　由于同為西門子產(chǎn)品，wincc和s7- 300 plc下位機之間可實現(xiàn)無縫、高可靠性的通訊連接，最大限度地滿足了總裝車間實時監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)擴展的需要。
　　3 汽車總裝線plc控制程序設(shè)計
　　汽車總裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，因此將整個總裝線分為7條分線來分別控制，即：bdc存儲線、內(nèi)飾線、門線、底盤線、發(fā)動機線、儀表線、終裝終檢線。各線的plc程序可獨立運行互相之間有聯(lián)鎖信號。
　　采用西門子step7作為編程工具，為了滿足上位機wincc監(jiān)控系統(tǒng)的需要和報表系統(tǒng)的設(shè)計要求，在開發(fā)plc控制程序的同時，設(shè)計了相關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)文件，既為上位機監(jiān)視和控制提供相應(yīng)的變量和數(shù)據(jù)，也為報表系統(tǒng)提供了相關(guān)原始數(shù)據(jù)［2］。
　　4 wincc監(jiān)控程序開發(fā)
　　4.1 上位機監(jiān)控系統(tǒng)功能
　　根據(jù)整個總裝車間的工藝流程、工藝參數(shù)和監(jiān)控要求，設(shè)計開發(fā)了上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并將畫面分為主畫面、bdc車身存儲區(qū)、內(nèi)飾裝配線、車門線、底盤線、發(fā)動機前橋裝配線、儀表板裝配線和終裝終檢線。在監(jiān)控系統(tǒng)主畫面上可以顯示整個車間宏觀運行情況，通過屏幕下方的切換按鍵可以隨時切換到其他分線的監(jiān)控畫面中。
　　除用于存儲區(qū)和裝配線的運行狀態(tài)顯示、故障顯示、設(shè)定外，還能夠?qū)Υ鎯^(qū)和裝配區(qū)的內(nèi)飾線、車門線、底盤線、終裝終檢線進行運行控制，包括全線的啟動停止、單線的啟動停止、存儲區(qū)的放車程序選擇、手動選擇放車、運行速度的調(diào)整等。
　　另外，系統(tǒng)還包括完善的報警和報表系統(tǒng)，能對生產(chǎn)線的故障進行統(tǒng)計、保存和打印。
　　監(jiān)控系統(tǒng)主畫面如圖2所示。
　　
　　圖2 a1車總裝車間監(jiān)控系統(tǒng)主畫面