我們針對上海大眾汽車二廠焊接車間,利用西門子公司的SIMATIC產品,設計并實施完成一套設備故障自動診斷及焊機群控系統(tǒng)。經過幾年的使用,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,基本達到了設計目的。一.焊接車間現(xiàn)狀分析該焊接車間主要生產桑塔納2000型轎車的車身。車間進料為沖壓車間的各種沖壓零件,經過焊接生產流水線,先把這些各種零件焊接拼裝各種車身部件,如汽車前圍、后圍、前底板等部件,再經過總拼把這些部件拼焊成整體車身,最后經過補焊、打磨
我們針對上海大眾汽車二廠焊接車間,利用西門子公司的 SIMATIC產品,設計并實施完成一套設備故障自動診斷及焊機群控系統(tǒng)。經過幾年的使用,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,基本達到了設計目的。
一. 焊接車間現(xiàn)狀分析
該焊接車間主要生產桑塔納2000型轎車的車身。車間進料為沖壓車間的各種沖壓零件,經過焊接生產流水線,先把這些各種零件焊接拼裝各種車身部件,如汽車前圍、后圍、前底板等部件,再經過總拼把這些部件拼焊成整體車身,最后經過補焊、打磨形成最終的白車身,輸出到油漆車間噴漆。該焊接車間按照沖壓零件－部件－總拼的焊接加工過程,建立了六條生產流水線,分別為前圍線、后圍線、前底板線、底板線、總拼線和補焊線。這六條生產流水線按照生產工藝相互剛性連接。在這些生產流水線上的各個工位主要配備的是焊接機械手、焊接機械人、多點焊機、拉桿傳輸和空中輸送車等自動化設備組成。由44臺西門子公司的
PLC分別控制這些生產流水線上的各種加工設備,使其相互協(xié)調地、連續(xù)地、自動地運行,使車間達到每56秒鐘生產一部白車身的的生產節(jié)拍的能力。
但是該車間生產流水線投入運行時,存在兩個主要的問題：
當設備上某處出現(xiàn)故障時,由于不能很快地排除,經常造成整條生產線停機,或者整個車間停產,嚴重影響車間產量和生產節(jié)拍。
會發(fā)生某些焊點的焊接質量不穩(wěn)定,不能保證白車身質量。
經過調查研究和具體分析,發(fā)生上述問題的主要原因是：
生產線上設備比較多,設備比較復雜,生產線之間又是剛性連接,如果某一部位發(fā)生機械、液壓或電氣故障會造成某條生產線停機,維修人員要經過一定時間的分析查找過程,才能找到故障點,才能排除故障。在故障的分析查找和排除的時間內,由于生產線之間無緩沖,前面的生產線立即停機,后面生產線造成空工位,這個時間過長,還會造成后面生產線停機。而故障的分析查找和排除的時間中占主要的是分析查找時間。
該車間共有兩千多把電焊槍在同時工作,容易造成供電壓波動。如果一部分電焊槍正趕在電壓低谷通電焊接,容易發(fā)生該焊點焊接不實,質量不好。
所以,為了快速分析查找故障和保證正常電壓通電焊接,解=決上述兩個問題,我們?yōu)檐囬g建立這套設備故障自動診斷及焊機群控系統(tǒng)。
二. 系統(tǒng)的硬件和軟件結構
1.設備層
全車間六條生產線上共有PLC 44 臺,由 S5-
115U、S5-135U和S5-55U構成。這些PLC可向系統(tǒng)提供分析設備運行狀態(tài)和分析出發(fā)生的故障點的相關信息。但這些PLC是分散的,無故障診斷能力。所以,我們的系統(tǒng)在車間建立了兩段現(xiàn)場工業(yè)總線Profibus 網,分別把這些PLC連接起來。使系統(tǒng)能夠通過現(xiàn)場PLC采集和匯總生產線上設備狀態(tài)信息,自動分析診斷故障。設備并網的具體做法是,每臺PLC 上都插入Profibus網卡CP5431,并連接在其中一段現(xiàn)場工業(yè)總線上。(參見附圖)
2.現(xiàn)場工程師站
現(xiàn)場工程師站設置在車間現(xiàn)場,是由六臺工控機組成,分別對應著車間現(xiàn)場六條生產線。這六臺工控機上都分別插有 Profibus 網卡CP54
12,并通過該卡連接在 Profibus 的網上。通過現(xiàn)場工程師站可以監(jiān)控對應的生產流水線。(參見附圖)
3.信息交換中心
信息交換中心是由一臺 S5-155U 構成,也稱為系統(tǒng)的主PLC。一方面通過車間現(xiàn)場工業(yè)總線 Profibus 網,連接生產線上 44臺 PLC,采集匯總分析生產線上設備的故障信息;另一方面通過工業(yè)以太網 H1 與系統(tǒng)的管理層連接,把分析診斷結果送到辦公室計算機上,同時又通過車間現(xiàn)場工業(yè)總線 Profibus 網把其分析診斷結果送回現(xiàn)場工程師站。(參見附圖)
