A21焊装线电气控制系统说明书.docx

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A21焊装线电气控制系统说明书

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一、设备的硬件构成

奇瑞海外T11项目合装工位的电气系统

A．系统主要设备：

1．MAINBUCKLH

12．MAINBUCKRH

本电控系统由主控制系统和现场从站模块组成。

控制系统集中安装在主控制柜内。

主控制柜内安装合装线PLC控制器及I/O模块、信号端子排、电源单元和其他附属器件。

系统还配有操作面板和触摸屏，用于电控系统的运行操作和运行状态及故障显示。

控制系统主要完成生产现场各种信号数据的实时采集及监控，并按焊装线的动作时序向生产现场执行机构发出控制指令。

生产现场部分由工位上按钮台，现场采集模块、现场信号传感器（行程开关）、驱动元件（电磁阀）等组成。

这一部分向控制系统提供操作人员的操作信号和各种现场设备的运行状态信号，同时接收来之控制系统的各种控制指令来驱动电磁阀，使其按照工艺时序进行动作。

工位的传感器信号电缆和驱动元件的控制电缆集中到附近的I/O采集模块中，再通过Profitbus总线同主控制柜相连（参见电控系统构成示意图：

触摸屏中的系统配置界面）。

本套设备的控制系统采用SIEMENS的CPU315-2DPPLC作为控制单元，整个系统采用分散布式系统结构。

设备的状态由控制器将数据处理后送至SIMENSMP277触摸屏上显示，使操作者可以方便的了解到设备的当前状态。

在本系统中，采用SIMENSS7300系列的CPU加Profibus扩展总线结构。

整套系统的部件均采用国外进口器件，电磁阀和行程开关的使用寿命为10亿次（实验室条件），在保证了系统的稳定性的基础上，使系统更易于维护和改造。

二、PLC模块及其它模块概述

1．电源模块PS307

PS307电源模块用来将220V交流电转换为24V直流电，为主控柜PLC的CPU模块提供电源。

远程I/O模块的电源使用外部的24V电源，而不使用PS307电源模块供电。

2．CPU模块S7315-2DP

CPU模块用来完成输入信号的处理及控制信号的输出，实现对设备的控制。

3．数字量输入模块SM321

16路输入的数字量模块，用来采集设备的按钮、选择开关等控制信号的状态，主要接收的是主控柜上的信号。

4．数字量输出模块SM322

16路输出的数字量模块，用来输出控制信号来控制指示灯、继电器输出等其它设备的动作，其作用对象也仅限于主控柜内的设备。

5、ET200S131输入模块

4路输入的数字量模块，用来采集工位按钮台上设的按钮的状态。

6、ET200S132输出模块

4路输出的数字量模块，用来输出控制信号来按钮台上的指示灯。

7．设备通信模块CP342-5

用于主线与合装控制系统的数据通信处理。

8．远程I/O模块以及站号设定

远程从站输入模块采集现场夹具气缸夹紧打开状态，输出模块驱动电磁阀，在每个远程I/O模块的左下有2个10位拨码开关，顺序依次为1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，地址计算采用10进制，左边为十位，右边为个位，如57站号模块站号的设定是将左边的开关拨为5，右边的开关拨为7，即为5*10+7=57

如通信电缆联接不正确，或远程I/O模块地址设定错误，则系统将出现通讯故障，而导致系统不能正确运行。

9．MP277触摸屏

在主控柜旁边装有一块触摸屏，用来显示设备的运行状态。

触摸屏通过总线与系统联接。

10．24V电源模块

输入交流220V，输出直流24V，为按钮、指示灯、电磁阀及PLC的输入/输出模块提供电源。

11．中间继电器

由PLC进行控制，驱动相应执行元器件

12．按钮

用来输入设备的控制命令信号。

13．指示灯

用来显示设备的状态。

14．电磁阀

用来控制气缸的运动方向，从而控制夹具的动作。

15．磁性开关

用来检测夹具的位置状态。

16．接近开关

用来检测顶盖和车体的位置状态。

17．感知开关

用来检测焊接气缸的状态。

三、设备的控制方式

本套系统允许操作者以两种方式进行操作——手动方式和自动方式。

在手动方式下，由操作者在运行条件允许的情况下（具体动作的运行允许条件见后面的说明）手动控制设备的每一个动作。

在自动方式下，由操作者启动设备的自动控制程序，由系统自动控制设备的运行。

四、设备启动

设备启动前应确保PLC模块接线正确，电缆联接正确，并且CPU模块处于RUN状态。

启动设备的操作顺序如下：

1、接通设备的气源，确保气压能满足设备正常运行的需要。

2、接通设备的总电源开关。

3、接通主控制柜的电源。

4、若采取设备启动（手动方式），将主控制柜的“自动/手动”转换开关置于“手动”位置。

（确保气压正常并且设备没有急停），一按主控制柜上的运转准备按钮，当主控柜上的“运转准备”指示灯点亮后，设备启动（手动方式）完成。

5．若采取设备启动（自动方式），将各主控制柜的“自动/手动”转换开关置于“自动”位置。

（确保设备没有急停，）按主控制柜上的运转准备按钮，当主控柜上的“运转准备”指示灯点亮后,按主控制柜上的自动启动按钮，当主控柜上的“自动启动”指示灯点亮后，设备启动（自动方式）完成。

五、手动控制

将主控制柜上的“自动／手动”转换开关置于“手动”位置。

在“手动”控制状态，手动控制应在触摸屏动作界面选择“手动“。

选择相应的工位以及夹具后，按动ACTIONON/ACTIONOFF，关闭和打开夹具。

在手动控制方式下，当满足以下条件时，可通过按钮来控制夹具动作：

1、各工位无急停操作

2、主控制柜无急停操作

3、有正确的车种信号

六、自动控制

将合装主控制柜上的“自动／手动”转换开关置于“自动”位置后，按住合装主控柜“自动启动”或者触摸屏上的“自动启动按钮”约一秒钟，启动合装自动，进入自动状态。

在自动控制方式下，当车被送到2003工位后，其工位夹具达到允许合装前进的状态后，合装工位开始BASE解锁——前进——锁紧——夹具按照工艺时序进行夹紧动作。

焊接完毕后，按动左右四个完成按钮，打开全部夹具后，BASE回原位.

空车时合装处于工作完成状态。

车型传递顺序为：

BUCKLH

车型设定缓冲区-〉1001-〉1002-〉2001-〉2002-〉2003-〉

BUCKRH

2004-〉2005-〉2006

七、故障及报警

（一）CPU故障

当CPU的SF指示灯点亮时，则CPU存在硬件或软件故障。

当CPU出现不可处理故障时，CPU转入STOP（停止）状态，设备不能运行。

CPU故障的处理：

1、关闭CPU电源，再重新上电。

2、如故障仍然存在，则关闭CPU电源。

3、接通CPU电源。

4、执行复位CPU寄存器操作。

5、如故障仍存在，则CPU存在硬件故障，更换CPU模块。

6、重新下装PLC控制程序。

7、将CPU的运行模式置于运行模式。

（二）直流电源保护

当为PLC的数字量模块端子提供电源的24V直流电源输出端出现短路情况时，直流电源可能进入保护状态。

此时直流电源输出端电压急剧降低，无法驱动系统的输入/输出设备。

当出现直流电源保护时，排除短路故障，将直流电源输入端断开后再重新接通，系统即恢复正常。

（三）急停报警

1、触发：

当按下主按控制柜或任意工位操作面板或按钮台上的急停按钮时，将触发急停报警。

2、影响：

当急停报警触发后，切断所有阀的控制电源，主控制柜急停报警灯亮，触摸屏显示相应报警工位。

报警将停止合装工位设备的运行。

3、复位：

将各急停按钮恢复正常状态，并按下主控制柜或任意工位操作面板上的“故障复位”按钮，则急停报警信号被清除。

（四）限位开关和电磁阀故障报警

1、触发：

当控制夹具动作的电磁阀接通时间超过夹具动作所需的时间，而夹具动作到位的限位开关信号未返回时，或者当检测夹具开、关的限位开关信号同时存在时，触发限位故障报警，相应工位LS故障指示灯点亮。

2、影响：

限位开关故障报警将暂停相关工位的设备的动作。

3、原因：

气压过低导致夹具动作未到位。

夹具与工件间的位置偏差导致夹具动作未到位。

PLC到电磁阀的控制线路故障导致电磁阀未动作。

电磁阀故障导致电磁阀未动作。

4、复位：

当故障解决后按主控柜或任意操作台“故障复位”按钮，报警状态清除。

（五）车体落位异常故障

1、触发：

合装的左右侧各有三个接近开关，两个用以检测车体位置一个用以检测顶盖位置的接近开关，当检测车体的开关有一个检测不到信号的话，就会报车体落位故障，当检测不到顶盖位置或者车体位置的接近开关信号时，其相应夹具不会动作。

2、影响：

该工位车体落位异常故障指示灯亮。

该工位动作将停止运行。

3、复位：

车体落位状态恢复正常后，按主控柜或任意工位操作面板上的“故障复位”按钮，车体落位异常报警信号自动被清除，按启动顺序重新启动设备运行。

八、触摸屏

T11合装操作屏使用SIEMENSMP277（10寸）一块，放置在合装工位的右侧，实现对合装夹具的手动操作，还可以实现对合装工位的运行、故障、PLC系统的连接状态，以及对主线工位的连锁信号状态的监控

下面是触摸屏画面的一些截图，来简要说明触摸屏系统的使用方法

1、主画面

触摸屏画面的主界面，起到是对整套系统状态的指示；

我们把触摸屏画面分为三个区域：

1：

固定区域

2：

工作区域

本区域是工作的主要区域，对设备的手动操作，以及设备各种状态均在此部分显示

3：

画面切换区域

在此区域供有8个触摸按钮，它们的含义如下：

左方向键：

回到上一页面

READY：

切换到准备画面，在此页画面我们可以查看每一个工位的整体状态；

CARTYPE

切换到车型设定画面，此页面我们可以设定每个工位的车型状态

ACTION：

切换到动作操作画面，在此页中，选择你要需要操作的工位界面

GRAPHICS：

切换到操作画面，在此页中，选择你要查看具体设备位置信号界面的工位

FAULT：

切换到操作画面，在此页中，选择你要查看具体设备故障信号界面的工位

INTERLOCK：

切换到操作画面，在此页中，选择你要查看与合装工位的互锁信号

右方向键：

回到下一页面

在画面中，每个工位的状态有方形指示灯指示，具体的含义同工作区域左上角的四个状态描述一致

2、运转状态画面

该页面指示工位的运转状态

3、夹具动作工位选择画面

在此页中，可以切换到任何可以手动操作的界面，比如点击1001，切到1001STN夹具动作操作画面

4、夹具动作操作画面

在模式切换区中，选择所要的模式，如果为手动操作模式，可以按下指针1所指示的按钮来选择要操作的夹具，按“ACTIONON”夹紧夹具，按“ACTIONOFF打开夹具，按“HOMEPOS”打开工位上所有的夹具。

操作的结果（状态）会有按钮后面状态指示出来

在此页中，选择你要查看具体设备位置信号界面的工位，比如点击1001STN，切换到1001STN的信号显示画面

7、信号显示画面

此页面中可查看每个信号的状态，如果某组阀发生LS故障，此组阀将闪烁指示故障状态。

4、故障显示画面

在此页中，选择你要查看具体设备故障信号界面，故障出现时相应的区域变为红色

在此页中，显示详细错误信息

在此页中，选择你要查看具体从站通讯故障，故障出现时相应的区域变为红色

9、为网络互锁界面

此页面可查看地板线系统与合装系统的网络互锁信号的状态

10、车型设定界面

此页面中可以设定每个工位的车型。

在系统处于手动条件下，根据“预定车型”设定好“待设车型”后，选择每个工位，点击“CARTYPESET/PB”按钮即可设定好每个工位的车型。

在系统自动运行前设定好每个工位的车型，自动运行后1002－2006工位的车型会自动传递。

车型自动传递后1001工位在默认状态下为待设车型。

即待设车型传递到1001工位。

系统上电后检查合装工位与2002工位车型是相同，检查各工位车型与实际车型是否相符！

自动运行时如需更换车型，例如：

正常车型转为空车，在SHUTTLE运送车身前，在车型设定缓冲区设定相应的空车车型，当车身运送时，1001工位自动转为空车车型！

九、工位时序

1、1001STN时序

2、1002STN时序

3、2001STN时序

4、2002STN时序

5、2003STN时序

6、2004STN时序

7、2005STN时序

8、2006STN时序

9、SHUTTLE时序

10、MAINBUCKLH时序

11、MAINBUCKRH时序

十、特殊情况处理：

当遇到非正常状态时，例如自动运行时，焊接工作完成，操作者没有按工作完成按钮，而用装件按钮打开了夹具（此情况发生在1001/1002工位），此时控制系统应切换到手动，打开此工位所有夹具，使此工位回到HOMEPOSITON，然后在触摸屏上选择此工位，手动置位工作完成位，然后切换到自动，自动启动系统，系统会自动运行。

当系统断电时，如果某些工位已经工作完成，再次通电时，工作完成位会复位，此时需要将系统切换到手动模式运行，在触摸屏上选择相应的工位，置位工位完成位。

然后选择自动模式，切换到自动运行。

由于长时间停机LIFTER由于气体泄漏而离开上升位或下降位时，此时需要将系统换到手动模式，在此工位夹具在HOMEPOSITION时，手动使LIFTER上升或下降到位，如果夹具不在HOMEPOSITION，此时需要人为干预使LIFTER下降到位。

（因为夹具不在HOMEPOSITION，即使在系统手动模式下，LIFTER也无法上升下降。

）

当进入危险区域维修时，切断电机电源，电机分断开关安装在2003工位。