三明西门子PLC总代理商
BBDC是一家具有世界汽车制造业技术与制造水平，融汽车研发、制造、销售和售后服务为一体的现代化企业，其生产厂房占地3200亩。期建设工程30万平方米，具备年产10万辆汽车的生产能力，终将达到年产30万辆汽车的目标。BBDC生产梅赛德斯-奔驰、克莱斯勒、Jeep、三菱等众多的轿车和越野车，并为中国军队定点生产，拥有完全自主知识产权的第二代军用轻型越野车。
BBDC生产线自动控制系统是国内首家使用Integra标准的项目，该标准的实施极大的提高了工作的效率和优化了工作流程。它共分为5个子系统，按照工业流程分为：调整打磨系统、漆前缓存系统、漆后缓存系统、总装系统和门线系统。其中调整打磨系统是将冲压焊装系统生产的车身进行打磨，保证车面的光滑，为喷漆车间的喷漆做好准备。为了协调不同生产线的更好的生产，提高生产效率，在进入喷漆车间前，必须对不同车型的车身进行统一的管理，漆前缓存就是对车身进行有效的存储、运送的控制系统，如图1所示。为了实现同样的目的，在车身从喷漆车间出来后，也需要漆后缓存系统对车身的协调管理。车身就被送往总装系统，进行车内饰、底盘以及发动机的安装，如图2所示。车身的车门被摘取进行门内饰的安装，在车身到达门线系统时，车门又被重新安装。后你将看到如图3所示的漂亮的汽车下线。
图1 漆前缓存生产线
图2 总装生产线
图3 组装完成的克莱斯勒300C
二、系统工艺介绍
调整打磨系统中，冲压焊装后的车身由EMS（自行电动小车输送系统）上的电动小车运送至上件滑撬升降机，通过升降机送到板式链，再由调整线板式输送机驱动板式链将车身送到下件滑撬升降机上，送到漆前缓存系统；由漆前缓存系统中的动力滚床进行运送，举升动力滚床进行提升，拐弯处由90度偏心旋转滚床进行车身转向，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，有序的进入喷漆车间；从喷漆车间出来后再有90度偏心旋转滚床转弯，由动力滚床进行运送，举升动力滚床将车身下降至合适的高度，再由链式移行机将车身放在不同的存储线上，合理有序的送入到总装系统；进入总装系统后由下件滑撬升降机将车身送到内饰工艺链上，进行车内饰的安装，完成后转入快链运送，送到底盘工艺链上安装底盘，这段工艺完成后再转入快链运送，来到总装系统中的重要工艺线——发动机的安装。这些工作进行的门线系统也在对车门进行门内饰的安装，等到车身安装好发动机后进行车门的安装，后进入总装的后一个工序进行加注润滑油以及添加燃料。
整个流程的自动控制系统采用分布式的控制方式,主要通过中控室里由WinCC组态的监控计算机向PLCCPU416F-2DP发出控制命令，需要变频控制的电机经由从站ET200S使用ET200FC控制变频器MASTERDRIVE来控制，不需要变频的电机通过ET200S马达启动器来控制，滑撬系统还使用了MOBYE进行车身的识别。比较集中的传感器/执行器设备通过ET200eco控制。手动控制主要通过本地的人机界面PP17和TP170B发出本地控制命令。
三、控制系统的构成
由于该项目遵从Integra标准，方案是严格按照这个标准执行。Integra标准是从国外引入的比较先进的，针对汽车行业开发的标准，它已经被成功应用于德国梅赛德斯奔驰项目，得到了很高的评价。BBDC项目将Integra标准引进中国，并发布了IntegraBBDC标准，它对控制结构、硬件画图、软件开发、Safety技术、现场总线、系统接口、人机界面、软件库和培训流程进行了详细的阐述，Integra标准的引入将大大推动中国汽车制造业的发展。
图4 漆前缓存线电气系统配置图
由于各系统硬件配置大致相同，只是数量上的不同，我们就以图4所示的漆前缓存电气系统配置图分析硬件选择方案，从硬件配置图可以看出，监控级利用工业以太网将控制层PLC获得的数据传送到上位监控计算机，这是由于厂房面积大，各个控制系统分布广泛决定的，由于整个系统传输的数据量大（有一万多个点），这就决定了工业以太网是佳选择。为了保证生产的可靠性，系统中的PLC选用的是CPU416F-2DP，采用了部分safety模块，这样就提高了系统的可靠性。现场选择一个触摸屏是为了可以在现场的控制柜上实时的查看各个点的状态和CPU的信息，还可以诊断Profibus总线的通讯状态，这是为了方便现场人员调试，也给后期维护带来便利。CPU下面接了一个中继器，主要是起到诊断网络和信号放大的作用，可以实时的监控通讯状态，如有问题可以及时的发现处理。由于每个子系统既独立控制，又相互联系。所有选用DP-Coupler来进行不同CPU之间的数据交换。对有本地启停设备的地方选择PP17面板，这种方案比使用触摸屏控制更加可靠，也更容易适应现场恶劣的环境。对于是否选择变频器MASTERDRIVE，主要是根据工艺的要求选择的电机，如果电机是非变频的可以选择马达启动器来启动电机。而对于现场一些特殊点的不能通过控制柜中的模板采集的，可选择ET200eco来进行现场采集而无需放在控制柜里，滑撬系统使用MOBYE进行车身的识别。图5即为总装系统的主监控画面，从图中各工位的颜色可以清楚的看出各个工位以及整个系统的工作情况。
图5 总装系统主监控画面
对采集数据和监控生产的上位机，采用了服务器－客户机的模式，如图6所示，共有2台服务器和5台客户机，2台服务器互为冗余，选用的HPProLiant DL服务器，安装了bbbbbbs2003 server standard版操作系统，WinCC安装的是6.0SP4版本。5台客户机选用的是工业控制计算机，安装了bbbbbbs2000英文版操作系统，WinCC版本和服务器一样。选择这种方案主要是基于三方面的考虑。①可靠性高：互为冗余的服务器进行数据的定时同步，保证了数据的一致性和可靠性；②开发周期短：这种模式只需开发一个服务器的程序即可，两台服务器互为备份程序完全一样，而客户端的PC无需编写程序，只需通过工业以太网来访问服务器的程序即可，开发难度小周期短；③成本低：由于本项目通讯点多，采用其它方式购买授权的费用相对较高，这种模式客户机端只需128点的授权费用，这样总体费用大大降低。
图6 上位监控系统配置图
四、控制系统完成的功能
本项目庞大，通讯点很多，各个子系统设备很大部分是相同，也具有一样的控制要求，我们将整个项目按照设备划分成的不同的功能组，这样可以增大一次开发的利用率，避免了重复开发，节省时间和成本。
1．升降机的控制
图7 升降机控制系统
如图7所示，升降机在高位时，电动锁紧器锁紧到位，升降机上滚床无撬体，上层滚床有撬体等待，撬体经确认与EMS上的电动小车所带车体相一致，上层滚床高速把撬体送到升降机的滚床上，经变速开关变为低速，行走至占位开关停止。电动定位器关闭到位，电动锁紧器松开到位，收到EMS空中自行电动小车允许接车信号，升降机低速升到接车位，待收到EMS空中自行电动小车允许升降机下降信号后，升降机高速下降至变速开关变为低速，低速下降到到位开关停止。电动定位器打开到位，待条件允许，升降机上滚床高速把撬体送到板式链的滚床。升降机高速上升至变速开关变为低速，低速上升到到位开关停止，执行完一次循环。
2．举升台的控制
举升台在高位，下层滚床无撬体占位，上滚床高速把撬体送到下层滚床，经变速开关变为低速，行走至占位开关停止；举升台在高位，下层滚床占位停止，电动定位器关闭到位，车体检测开关检测撬体上无车体，发出允许涂装送车信号，当车体检测开关检测撬体上有车体，收到涂装送车完毕信号，前面允许送车，即举升台在低位，停止器再关闭到位，举升台在下降到位。撬体被链式移行机送到停止器，占位开关占位，举升台把撬体举升高位，举升台举升到高位，下层滚床等待接撬体，执行完一次循环。
3．总装门线升降机、停止器、推车机的控制
图8 升降机、停止器和推车机的控制
如图8所示，停止器ST01占位，停止器ST02没占位，1#升降机在高位，停止器ST02占位与ST01占位之间没有移动的吊具，停止器ST01打开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具推至ST02占位，停止器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机由慢-快-慢下降到位，等装完车门，经工位工人确认后，1#升降机由慢-快-慢上升到位，停止器ST02前面允许进车，停止器ST01与ST02打开到位，推车机T01由慢-快-慢把吊具从ST02推出，把吊具从ST01推至ST02占位，停止器ST02占位延时1秒，推车机T01由慢-快-慢退回到位，1#升降机下降，执行完一次循环。应注意的是：升降机不在上升到位，停止器ST01/ST02必须在关闭到位，推车机必须在后退到位，否则立即停线。
升降机的自动控制是项目中的难点，主要是因为升降机的自动控制如果故障就有可能将设备以及车体损坏，对一次调试成功的要求很高。升降机有硬件保护措施，需要特定条件，比如升降机只有在失电后，抱闸将会抱死，对于升降机控制程序的编写需要反复修改，模拟试验，才能保证调试中的万无一失，不会出安全事故。
五、与评价
该项目于2006年4月份进厂调试，7月份调试结束。通过对厂方操作员工进行相应的培训，熟练掌握了操作技能后，他们给出了很好的评价：
1．该项目提高了生产效率和管理质量，显著提高了工艺水平，改善了生产环境，减轻了劳动强度，增加了企业的效益。
2．提高了生产的安全性，减少了事故的发生，由于该项目方案中对生产安全相当重视，设有很多急停按钮，在编写程序中，对重要设备有多重保护，从而保证了设备、人身的安全。
3．加大了设备可靠性，safety模块的使用对设备的输入输出点都是双重对比的，保证每个点的信号都是真实可靠，设备的故障率降低了，生产的安全性就提高了。
六、应用体会
1．Integra标准的应用极大的提高了效率，它规定了从画图、硬件、软件和培训。这就保证了工程进度不会因为人员的调整而影响，这种标准也比较适用大的项目，这样可以将项目细化，大家分工合作，因为所有的工作都是遵从标准，内容格式以及应用符号都是通用的，BBDC能在很短的时间完成开发调试，很大的部分归功于IntegraBBDC标准的应用。
2．自动化编程，由于该项目信号点多，WinCC程序的开发工作量大，有很多还是重复的工作，这种情况下，使用Excel表格将一些变量信息以及对象的属性编辑，通过WinCC中的VBA功能编程实现编辑大量的画面和对象，大大的提高了工作效率，将一些重要信息备份，也便于后期的维护。
3．Safety技术的应用，极大的提高了整个系统的可靠性，Safety模块保证了输入输出信号的可靠性，设备的安全性提高了，控制系统性能相应的改善了。
需求
学校的体育馆和更衣室照明用LOGO！来控制。许多体育俱乐部在晚上租借体育馆，在这种情况下，LOGO！用来在设定的时间关掉照明系统，这样俱乐部就不能超过允许时间使用场馆。通过一个中央开关，照明能够完全独立的运行和关断。
LOGO！解决方案
体育馆的照明（Q1 和Q2）通过I1 按钮控制开通和关断，更衣室的照明通过I2 按钮控制。
在晚上可以通过组合的定时开关关掉照明。晚上9：45 时，喇叭响5 秒钟，提示关灯时间快到了。会有一些时间留给体育馆和关断照明。10点体育馆的组灯（Q1）被关掉，第二组（Q2）在10：15 关。更衣室的照明在10：25关断。关断之后照明不能重新开通。由于有中央开关，照明系统能够完全独立的开断（比如通过管理员）。
假期可以通过一个锁定开关(I4)来手动排除。
使用的组件
-LOGO！230RC
-I1 体育馆照明按钮（NO 触点）
-I2 更衣室照明按钮（NO 触点）
-I3 中央开关(NO 触点)
-I4 用于假期的锁定开关（NO 触点）
-Q1 体育馆照明灯组
-Q2 体育馆照明灯第二组
-Q3 更衣室照明灯
-Q4 喇叭
优点和特性
系统能够很好的适用于体育馆使用的其它时间段。
和传统的方案相比，需要的部件要少。
按照区域划分，各PLC的具体的控制分工为：
中央控制系统的作用
油漆车间中控室中央控制系统通过工业计算机网络技术-现场工业总线Profibus，把控制油漆工艺控制系统和输送控制系统的9台西门子公司PLC连接起来，把原来车间里分散的单元控制，变成相互有机联系的统一的整体控制系统。系统利用计算机控制和信息处理技术，实现系统对油漆车间的生产管理、工艺过程和设备运行的自动控制和监视，使油漆车间的汽车涂装生产始终处于正常状态。
二.系统网络的构成
由于中控室中央控制系统面对整个油漆生产车间，控制着各种生产设备的运行，它必须要做到实时采集全车间各个生产环节的信息，对其发出的控制指令要准确无误地送到全车间各个生产环节的设备上，并能监测执行情况。为了保障这些控制信息和检测信息畅通和准确的传递，中控室中央控制系统按照其功能构成了二个层次的网络。
上层信息管理网络
以中控室的工控机为主，还包括主PLC（E21），Duerr的PLC和信息交换中心S5-155U，共同构成上层信息管理网络，也是中控室中央控制系统对油漆车间的中心信息管理部分。这里主PLC（E21）还连接着油漆工艺控制系统和输送控制系统的PLC，主PLC（E21）起着上层信息管理网络和底层设备控制网络之间传递信息的作用。上层信息管理网络的硬件构成是建立在西门子公司的现场工业总线Profibus网络基础上的，在每个网络站点分别插入Profibus网卡：工控机上插入CP5613网卡，其他PLC上插入CP5431网卡
改造原因：
现用设备是由德国HAGGLUNDSDRIVES公司于93年底安装交付的，控制主机采用的是西门子代PLC产品S5-95U。控制机由双PLC构成，CPU和I/O模板均为冗余配置。控制机是双机一用一备，手动热备切换。由于S5产品正逐步退出市场，模块备件供应周期很长，保障性差，某些部件甚至有价无市，三台设备的PLC都已经配置不完整，只能单机维持运行。为了保证设备满足稳定生产的需要，决定将S5升级到S7。
原S5系统的构成：
控制主机采用的是西门子S5-95U，人机界面为DAA型ITT288-240S智能信息显示器。ITT信息显示器配带有操作按键和通讯口。可实现设备各种状态信息和报警的显示及确认，以及相关工作参数的设置和操作指令的下发。因设备超期服役，人机界面现已经失效。人机界面失效不会导致全系统停机，但系统只能默认在某一模式下工作，且无法在必要时候获取系统的状态和报警信息。柜内器件，除了PLC配置不完整外，其余器件状态尚可。系统所用压力，转速，温度及液位传感器的状态不明。由于人机界面失效，状态无法显示，设备一直在运行，无法检测，故系统所有传感器状态不明。器件勉强能维持工作，精度较差。
改造方案：
为恢复控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，消除设备这些方面的不稳定对正常生产的影响和隐患，需要对现有控制系统进行改造升级。
经业主同意，对原有控制柜进行整体升级替换。一方面是全新更换性能有保证，为保证施工质量和进度，整体替换也是好的选择；另一方面是原有柜体和低压器件已经没有保留的价值，在原柜体内改造，施工工期没有保障；其三整体替换费用没有增加。设备更新以控制柜端子为界，柜外保留不变，柜内全部更新。新设备的功能不变，工艺原理和操作习惯立足原有规范，并根据积累的经验进行更新设计升级。
PLC:根据设备的工艺性能要求，PLC采用西门子经济型产品S7-200。取消双PLC的运行模式。采用单PLC模式，辅以备件，保证系统在意外之时能快速恢复工作。
HMI：人机界面采用带按键的触摸屏。除保留系统原有功能，提供更完备的信息提示和反馈，更方便的操作。界面全部中文化。
原系统没有独立于PLC的纯手动功能。从而系统失去了在PLC失效状态下，由操作人员进行独立处置的灵活性。在新的控制系统中，增设一套纯手动功能，手动逻辑与PLC无关。在手动模式下，只有液压主泵的启停和液压机构的换向操作可以由操作人员根据需要强制进行，没有其他安全连锁条件。其他部分比如提升机构，液压油温等不提供手动功能。
增设一旁路信号。用途是在特殊情况下，操作人员可以根据需要，在保证安全的情况下，人为地给其他系统一个允许开机的连锁信号。也就是在全系统的开机连锁逻辑中将炉渣破碎机的状态旁路掉。临时满足维持全系统的正常运行。