1、項目概述,項 目 名 稱,吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目,招 標 號,N B C X 0 1 3,招 標 單 位,寧波遠景汽車零部件有限公司,項目概述,生產(chǎn)綱領,主要生產(chǎn)EC718、EC718-RV及在其車型 下的CVT(自動擋）車型,生產(chǎn)開動率,生產(chǎn)效率約為85%,生產(chǎn)方式,該生產(chǎn)線為17個工位的臺車或16個工位的往復 小車輸送線，工位節(jié)距為5800mm，生產(chǎn)節(jié)拍為 1400秒/輛。,車身組裝線的概念,側圍生產(chǎn)線概念 (Body Side Line),4-1,4-2,地板生產(chǎn)線概念(Under Body Line),4-3,車身主焊線概念 (Main Body Line),4-4,電氣自動

2、化控制方案,電氣自動化控制方案,4-4,一、 項目描述 該控制系統(tǒng)用于吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目的車身焊接夾具項目 ，包括現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場設備檢測單元（接近開關、光電開關等）、現(xiàn)場其它輸入設備、現(xiàn)場執(zhí)行機構（如電動機、電磁閥等）、現(xiàn)場安全設備（安全繼電器，安全隔離光柵等），通過PLC控制，采用工業(yè)以太網(wǎng)總線通訊，接收輸入信號至PLC，將PLC輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場設備。 二、 投標范圍 我公司將完成吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目如下電氣部分的整體設計、圖紙及說明書制作、PLC程序編制、HMI組態(tài)、現(xiàn)場安裝調試及設備正常運行后的培訓。 1.吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目側圍焊裝生產(chǎn)線自動控

3、制系統(tǒng)； 2.吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目底板焊裝生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)； 3.吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目主線焊裝生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)（3套） 三、 總體方案 在經(jīng)過詳細閱讀并充分理解吉利集團“帝豪”汽車技術改造項目車身焊接線電氣部分的技術要求后，做出如下的技術方案： 系統(tǒng)電氣系統(tǒng)（五套） 主要控制元件包括 1 PLC采用siemens的S7-300系列的319-2DP/PN-F和S7-300系列的315-2DP/PN。 2 PLC和PLC及和上位系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)通訊，設備層采用profi-bus通訊。 3 HMI采用siemens的12寸TFT觸摸屏。 4 變頻器采用siemens的添

4、加變頻器的型號 系列。,4-4-1. 電氣控制圖概念,3.1 電控系統(tǒng)分五套：側圍一套，底板一套，主焊線MB010、MB020一套,BM030MB050一套和MB060MB011 一套，獨立性好便于整條線的管理和維護，能有效地降低整線的故障停機率。電控系統(tǒng)由主站(圖3-1) (圖3-2)和遠程I/O站點(圖3-3)，分線盒(圖3-4), HMI (圖3-5),操作盒(圖3-6) 組成。,圖3-1控制柜示例,圖3-2 主控制柜內(nèi)元器件示例,PLC等核心模塊,開關電源,隔離變壓器,電源緩沖器,遠程I/O站點采用 系列接口模塊,圖3-3 遠程I/O站柜內(nèi)示例,圖3-4 工位遠程I/O柜示例,圖3-5

5、 HMI,圖3-6 工位操作盒示例,圖3-8 現(xiàn)場I/O信號采用壓線帽連接,圖3-9 現(xiàn)場分線盒示意圖,側圍焊裝線電控系統(tǒng) 主要采用SIEMENS系列控制產(chǎn)品，包括 1 S7-300系列的315-2DP/PN。 2Profi-bus現(xiàn)場總線。 3SIEMENS 12寸的彩色人機界面。 4 這里 加變頻器型號 系列交流變頻器。 主要電氣控制部分包括： a.工位的夾具的邏輯控制。如：各個夾頭的夾緊打開順序，工件，往復線，操作工人之間邏輯關系安全保護。 b.往復線的邏輯控制。當所有工位都滿足往復的條件時，往復線升起。升起到位后，機械抱緊裝置開始打開，機械抱緊裝置打開完成后，往復電機抱閘打開并以較低速

6、度啟動前進運行，在一段較慢加速過程后達到高速并以高速運行前進，快接近停止位置的時候碰到減速限位開關，往復線由高速變?yōu)榈退龠\行，碰到停止開關后，變頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置抱緊，往復電機抱閘抱緊，往復開始下降。下降到位后，機械抱緊裝置和往復電機抱閘打開，往復線以較低速啟動，緩慢加速到高速并以高速后退，碰到后退減速開關后開始減速以低速運行，碰到停止開關后，變頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置開始抱緊，機械定位抱緊裝置抱緊后往復電機抱閘抱緊，各個工位開始工作。流程示例見下圖3-10：,圖（3-10）側圍線往復線流程示例,底板焊裝線電控系統(tǒng) 主要采用AB系列控制產(chǎn)品，包括 1 SIEMENS系列的31

7、9-2DP/PN-F。 2 Profi-bus現(xiàn)場總線。 3SIEMENS 12寸彩色人機界面。 4這里添加變頻器型號系列交流變頻器。 主要電氣控制部分包括： a.各個工位的夾具的邏輯控制。如：各個夾頭的夾緊打開順序，和工件之間的邏輯關系安全保護，和往復線之間的邏輯關系及安全保護，和操作工人之間安全保護。 b.往復線的邏輯控制。當所有工位都滿足往復的條件時，往復線升起。升起到位后，機械抱緊裝置開始打開，機械抱緊裝置打開完成后，往復電機抱閘打開并以較低速度啟動前進運行，在一段較慢加速過程后達到高速并以高速運行前進，快接近停止位置的時候碰到減速限位開關，往復線由高速變?yōu)榈退龠\行，碰到停止開關后，變

8、頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置抱緊，往復電機抱閘抱緊，往復開始下降。下降到位后，機械抱緊裝置和往復電機抱閘打開，往復線以較低速啟動，緩慢加速到高速并以高速后退，碰到后退減速開關后開始減速以低速運行，碰到停止開關后，變頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置開始抱緊，機械定位抱緊裝置抱緊后往復電機抱閘抱緊，各個工位開始工作。流程示例見下圖：,底板往復流程示例,c.往復輸送。采用PLC和變頻器控制，電機驅動，扁平電纜接線（見圖），實現(xiàn)自動控制，可以慢速啟動，快速行走，慢速停止，并能保證輸送安全穩(wěn)定的運行。設有上升和下降限位開關保護，一旦觸發(fā)上下限開關，變頻器停止輸出，電機抱閘抱緊，發(fā)出聲光報警。,底板空中輸

9、送吊具流程示例,d.車型的選擇和切換。由人工在工控機上按所需生產(chǎn)的車型進行選擇,車型選擇確認后，PLC自動調用相對應的程序對每個工位的夾具按所需的車型進行切換，并對所切換的結果進行檢測，在各個工位上用指示燈顯示當前的車型。當檢測到尚有工位沒有完成切換時，不允許生產(chǎn)線進行運行。 e.車型的判斷和保護。用一組用于車種判別和糾錯傳感器，當檢測到所放的工件與當今車型不符時，發(fā)出聲光報警并在HMI上顯示報警信息，停止工作。,主焊線電控系統(tǒng) 主要采用AB系列控制產(chǎn)品，包括 1 SIEMENS S7-300系列的319-2DP/PN-F。 2Profi-bus現(xiàn)場總線。 3SIEMENS 12寸的彩色人機界

10、面。 4加變頻器型號系列交流變頻器。 主要電氣控制部分包括： a.各個工位的夾具的邏輯控制。如：各個夾頭的夾緊打開順序，和工件之間的邏輯關系安全保護，和往復線之間的邏輯關系及安全保護，和操作工人之間安全保護。 b.往復線的邏輯控制。當所有工位都滿足往復的條件時，往復線升起。升起到位后，機械抱緊裝置開始打開，機械抱緊裝置打開完成后，往復電機抱閘打開并以較低速度啟動前進運行，在一段較慢加速過程后達到高速并以高速運行前進，快接近停止位置的時候碰到減速限位開關，往復線由高速變?yōu)榈退龠\行，碰到停止開關后，變頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置抱緊，往復電機抱閘抱緊，往復開始下降。下降到位后，機械抱緊裝置和往復

11、電機抱閘打開，往復線以較低速啟動，緩慢加速到高速并以高速后退，碰到后退減速開關后開始減速以低速運行，碰到停止開關后，變頻器停止輸出，機械定位抱緊裝置開始抱緊，機械定位抱緊裝置抱緊后往復電機抱閘抱緊，各個工位開始工作。流程示例見下圖：,主線往復流程示例,c.往復輸送。采用PLC和變頻器控制，電機驅動，扁平電纜接線（見圖），實現(xiàn)自動控制，可以慢速啟動，快速行走，慢速停止，并能保證輸送安全穩(wěn)定的運行。設有上升和下降限位開關保護，一旦觸發(fā)上下限開關，變頻器停止輸出，電機抱閘抱緊，發(fā)出聲光報警。,主線空中輸送吊具流程示例,d.車型的選擇和切換。由人工在工控機上按所需生產(chǎn)的車型進行選擇,車型選擇確認后，P

12、LC自動調用相對應的程序對每個工位的夾具按所需的車型進行切換，并對所切換的結果進行檢測，在各個工位上用指示燈顯示當前的車型。當檢測到尚有工位沒有完成切換時，不允許生產(chǎn)線進行運行。 e.車型的判斷和保護。用一組用于車種判別和糾錯傳感器，當檢測到所放的工件與當今車型不符時，發(fā)出聲光報警并在HMI上顯示報警信息，停止工作。,工位當前車型指示,圖片換掉,網(wǎng)絡方案描述 1.本線5個PLC采用SIEMENS的S7-300系列的319-2DP/PN-F和S7-300系列的315-2DP/PN-F。 2. PLC間信號及PLC和工控機間信號交換采用以太網(wǎng)交換。 S7-300系列的315-2DP/PN-F 配備

13、以太網(wǎng)接口模塊添加型號, S7-300的319-2DP/PN-F自身帶有以太網(wǎng)模塊； 3.設備層現(xiàn)場網(wǎng)絡采用PROFI-BUS，網(wǎng)絡采集如氣缸磁性開關，工件檢測，減速及到位信號，按鈕和指示燈，光電開關等；,3.3 通用 1傳感器（接近開關, 光電開關等）信號的采集以及執(zhí)行機構的控制根據(jù)其所在的位置分配給對應的遠程I/O站點，再通過Profi-bus總線和主控制器相連。 2所有傳感器和電磁閥接線問題將遵循就近的原則，就近接入當前所屬的分線盒，再由分線盒和主電氣柜連接。這將大大簡化更換故障接點所需時間。 3整個系統(tǒng)允許手/自動切換，以便于各工位在必要時能獨立工作。 4在HMI人機界面上可以模擬顯示

14、工藝的流程實況，以便操作者監(jiān)控，原則上每個I/O信號當前狀態(tài)將采用表格形式列出，并以不同顏色區(qū)分。一旦有故障接點，系統(tǒng)將持續(xù)報警，HMI上將在當前畫面顯示故障點，以便工作人員查找。 5所有線纜及設備具備抗強電磁干擾功能，以防作業(yè)現(xiàn)場的大電流電磁干擾對電氣設備及電纜的干擾而導致設備的不正常運行。,四、 系統(tǒng)設計 4.1 硬件設計 4.1.1 對配電系統(tǒng)的設計 主電源：三相380V10% 50HZ2HZ（三相五線，3P+N+PE），總開關具有過電流及電磁保護功能； 輔助電壓： 4.1.2 對PLC的設計 4.1.2.1PLC采用德國SIEMENS品牌PLC(圖4-2)，該系統(tǒng)有先進可靠的硬件基礎和

15、軟件基礎。 4.1.2.2 輸入輸出預留15%以上空間；以便將來系統(tǒng)擴展方便。,圖4-2 AB PLC應用示意,替換圖片,4.1.3 其它元器件的設計 4.1.3.1 系統(tǒng)控制主要元器件選用進口品牌的成熟型號，以保證系統(tǒng)的可靠性、先進性和備品備件渠道的 長期暢通性 4.1.3.2 現(xiàn)場傳感器開關選用抗強磁干擾的產(chǎn)品。 4.1.3.3 線纜選用符合國標標準的國內(nèi)優(yōu)質線纜,例如:上海金子 4.1.4 在掉電情況下的保護 4.1.4.1系統(tǒng)電源具備隔離保護措施，能夠適應工廠電網(wǎng)上的電壓波動和脈沖干擾； 4.1.4.2 在電源斷電或設備急停時，為了避免設備損壞或人身傷害，系統(tǒng)將保證設備運動執(zhí)行元 件沒

16、有任何運動，并具備記憶功能； 4.1.5 在電機過載情況下的保護 4.1.5.1采用過載保護裝置，而且系統(tǒng)防止自動再次起動； 4.1.5.2 三相電機的電流過載保護器分別安裝在三相線路上； 4.1.6 互鎖保護： 存在前后動作邏輯關系的各應用單元間具有可靠的互鎖關系，前后不產(chǎn)生誤操作，以免產(chǎn)生危險；無論自動或手動方式各應用單元內(nèi)部的前后動作順序均有互鎖。,圖4-3 低壓元件應用示意,圖4-5 現(xiàn)場I/O信號接線示意圖,圖4-6 現(xiàn)場分線盒示意圖,4.2 軟件設計 4.2.1 通用 主要應用軟件: RSLogix5000,RSLinx,RSNetWork,Drive Tool,RSView SE

17、,4.2.1.1控制回路的最大響應周期不大于20ms,中斷量信號的分辨率小于1ms; 4.2.1.2編程語言應為梯形圖，采用結構化、模塊化編程，以便將來用戶自己優(yōu)化，更改工藝過程；,4.2.1.2編程語言應為梯形圖，采用結構化、模塊化編程，以便將來用戶自己優(yōu)化，更改工藝過程； 4.2.1.3系統(tǒng)具有故障檢測和提示功能，并可顯示各工位和系統(tǒng)的狀態(tài)； 4.2.1.4操作方式不僅有手動和自動兩種方式，可方便切換，另外還有調整鑰匙旋鈕，以方便試生產(chǎn)期間的動作調整和以后的維護方便。 4.2.2 故障機制 4.2.2.1具有各種異常狀態(tài)自行診斷功能，且所有異?，F(xiàn)象能自動提示。包括位置軟、硬限位，門開關，過

18、流，欠壓，馬達變壓器過熱，控制異常，伺服異常，急停和壓縮空氣壓力不足及冷卻水壓力不足等故障的自診斷、顯示和報警功能； 4.2.2.2故障分類：故障分為停機類故障和非停機類故障； 4.2.2.3故障顯示：主控制柜裝有報警和狀態(tài)指示，采用三色柱狀指示， 紅色代表停機類故障，黃色代表非停機類異常，均有聲光報警；現(xiàn)場操作盒上配置狀態(tài)指示燈；在人機界面、上位機顯示報警信息(圖4-5)； 4.2.2.4故障的進入：一旦現(xiàn)場出現(xiàn)故障信號，系統(tǒng)立即報警，并視其故障類型，分別響應，鎖存脈沖故障； 4.2.2.5故障的退出：非停機類故障，故障信號消失，故障立即退出；停機類故障，手動排除故障后，按相應的故障復位按鈕

19、，故障退出；,4.2 軟件設計 4.2.1 通用 4.2.1.1 控制回路的最大響應周期不得大于20ms,中斷量信號的分辨率小于1ms; 4.2.1.2 編程語言應為梯形圖，采用結構化、模塊化編程，以便用戶自己優(yōu)化，更改工藝過程； 4.2.1.3 系統(tǒng)具有故障檢測和提示功能，并可顯示各工位和系統(tǒng)的狀態(tài)； 4.2.1.4 操作方式分為手動和自動兩種方式，可方便切換。 4.2.1 故障機制 說明：我方在設計過程中將會給每一個輸入/輸出接點編號，并將此編號刻在銘牌上置于相應的元件上，稱之為元器件號。例如：180RS3。“180”代表電氣原理圖的第180頁， “RS”代表磁性開關，“3”代表此組開關的

20、第三個。同時在圖紙上也會標注相應的解釋，如180RS3MB60_R_上夾具打開位_#3_RS.一旦此開關故障，在HMI的報警頁面中將用紅色字體顯示“MB60_R_上夾具打開位_#3_RS-180RS3”。這樣通過查看HMI可以得知60工位右上夾具打開位磁性開關發(fā)生故障。同時我方在硬件接線中采用了國際上流行的快速接線法（如圖4-1所示），可以快速的更換故障開關。這樣故障將能被快速查出和排除。,4.2.2.6如何排除故障舉例: 1.我方在設計過程中將會給每一個輸入/輸出接點編號，并將此編號刻在銘牌上置于相應的元件上，稱之為元器件號。例如：50V1.A?！?0”代表電氣原理圖的第50頁， “V”代表

21、電磁閥，“A”代表松開位置。這樣一旦發(fā)生故障電氣工程師可以通過圖紙得知故障點. 2.在圖紙上也會標注相應的解釋，如MB10_前部夾緊閥_松開_V50V1.A.一旦此開關故障，在HMI的報警頁面中將跳出紅色字體顯示“MB10_前部夾緊閥_松開_V50V1.A”,并且一直保留在屏幕上不可以人工清除. 3.通過查看HMI可以得知10工位前部夾緊閥松開位發(fā)生故障。 4.當故障被排除后,在HMI上紅色字體顯示的故障將轉變?yōu)榫G色并保留在屏幕上,同時允許人工清除(圖4-1).,出現(xiàn)故障,聲光報警,在HMI或電氣原理圖上查找故障點的編號和位置說明,通過所獲得信息排除故障點,快速更換或維修故障器件,圖4-5 設

22、備故障報警信息明細列表,報警信息明細列表,4.3 邏輯控制PLC程序(圖4-7) 4.3.1 PLC編程采用梯形圖模塊化編程，注釋清晰全面; 4.3.2 程序分為主控程序、分部子程序、報警響應子程序、通訊子程序; 4.3.3 編程軟件RSLogix5000,圖4-7 梯形圖程序編程界面,4.4 人機界面(圖4-8) 4.4.1 全中文顯示; 4.4.2 含主畫面、I/O狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)設置、報警顯示、平面布局圖等頁面; 4.4.3 分級登陸，給予不同的操作者以不同的權限; 4.4.4 編程軟件RSView;,圖4-8 HMI界面示例,4.6 圖紙設計(圖4-9,10,11) 4.6.1 包括系統(tǒng)

23、總圖、電氣接線圖、電氣原理圖、電纜圖、元件列表、變頻器參數(shù)表 4.6.2 系統(tǒng)制圖采用CAD格式,圖4-9 柜內(nèi)元器件布置圖 (AUTOCAD2004),圖4-10 操作盒按鈕布置圖 (AUTOCAD2004),圖4-11 主控柜外形尺寸圖 (AUTOCAD2004),五. 系統(tǒng)安裝 5.1.1 線路容量 5.1.1.1 各級輸配電系統(tǒng)設計合理，可靠，考慮三相負載均衡； 5.1.1.2 各條輸配電線路考慮在系統(tǒng)長期連續(xù)運行負載和短期頻繁啟動負載； 5.1.1.3 強弱電線路分開敷，防止強電對控制線路的干擾； 5.1.2 控制柜的技術 5.1.2.1 出線方式：控制柜頂部或底部進出線；布線方式：

24、柜內(nèi)采用線槽，柜外采用電纜橋架及 鍍鋅 金屬管；防護等級：IP54； 5.1.2.2 控制柜的結構和所有內(nèi)部連線符合有關標準的具體要求； 5.1.2.3 為了保持柜內(nèi)溫度低于各元件允許的最高溫度，提供強制的通風；風扇電源為220V，50HZ，風扇有防護手指免受傷害措施，躁聲滿足標準要求；風扇具有可清洗的濾網(wǎng)； 5.1.2.4 接地：地線在柜低部適當位置。 5.1.2.5 控制柜照明： 20W，安裝于頂部。 5.1.2.6 維修插座：AC220V 10A （兩孔+三孔) 5.1.2.7 電控柜標識：各設備控制柜門上部顯眼位置，用標牌標注電控柜名稱； 5.1.2.8 低壓電器元件布置：從上部往下依次為斷路器、接觸器、熱繼電器、接線端子； 5.1.2.9 操作與信號元件：安裝于電控柜門上，根據(jù)功能組布置。 上部：指示燈 中部：按鈕“ON” 下部：按鈕“OFF” 5.1.2.10 元器件標號：柜內(nèi)電線上有塑料線號，線號永久性且不易脫落，采用烙??；元器件根據(jù) 原理圖進行標號；門上器件及指示燈根據(jù)其功能采用標牌標注； 5.1.2.5 控制柜照明： 20W，安裝于頂部。,六. 安全 遵守中國國家安全標準的通用條款，而且執(zhí)行如下原則： 6.1