无线传感器网络简明教程7-应用案例1-生产过程无线数据采集系统_百度文库
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无线传感器网络简明教程7-应用案例1-生产过程无线数据采集系统
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----本处集中体现公司最新完成的工程及采用的新技术，同时欢迎广大客户积极来稿，如被采纳，定有礼物。
&&&& 张&&鹤
上海大众汽车有限公司&& 张劲松
我们针对上海大众汽车二厂焊接车间，利用西门子公司的
SIMATIC产品，设计并实施完成一套设备故障自动诊断及焊机群控系统。经过几年的使用，该系统运行稳定可靠，基本达到了设计目的。
一. 焊接车间现状分析
该焊接车间主要生产桑塔纳2000型轿车的车身。车间进料为冲压车间的各种冲压零件，经过焊接生产流水线，先把这些各种零件焊接拼装各种车身部件，如汽车前围、后围、前底板等部件，再经过总拼把这些部件拼焊成整体车身，最后经过补焊、打磨形成最终的白车身，输出到油漆车间喷漆。该焊接车间按照冲压零件－部件－总拼的焊接加工过程，建立了六条生产流水线，分别为前围线、后围线、前底板线、底板线、总拼线和补焊线。这六条生产流水线按照生产工艺相互刚性连接。在这些生产流水线上的各个工位主要配备的是焊接机械手、焊接机械人、多点焊机、拉杆传输和空中输送车等自动化设备组成。由44台西门子公司的PLC分别控制这些生产流水线上的各种加工设备，使其相互协调地、连续地、自动地运行，使车间达到每56秒钟生产一部白车身的的生产节拍的能力。
但是该车间生产流水线投入运行时，存在两个主要的问题：
当设备上某处出现故障时，由于不能很快地排除，经常造成整条生产线停机，或者整个车间停产，严重影响车间产量和生产节拍。
会发生某些焊点的焊接质量不稳定，不能保证白车身质量。
经过调查研究和具体分析，发生上述问题的主要原因是：
生产线上设备比较多，设备比较复杂，生产线之间又是刚性连接，如果某一部位发生机械、液压或电气故障会造成某条生产线停机，维修人员要经过一定时间的分析查找过程，才能找到故障点，才能排除故障。在故障的分析查找和排除的时间内，由于生产线之间无缓冲，前面的生产线立即停机，后面生产线造成空工位，这个时间过长，还会造成后面生产线停机。而故障的分析查找和排除的时间中占主要的是分析查找时间。
该车间共有两千多把电焊枪在同时工作，容易造成供电压波动。如果一部分电焊枪正赶在电压低谷通电焊接，容易发生该焊点焊接不实，质量不好。
所以，为了快速分析查找故障和保证正常电压通电焊接，解=决上述两个问题，我们为车间建立这套设备故障自动诊断及焊机群控系统。
二. 系统的硬件和软件结构
全车间六条生产线上共有PLC 44 台，由 S5-115U、S5-135U和S5-55U构成。这些PLC可向系统提供分析设备运行状态和分析出发生的故障点的相关信息。但这些PLC是分散的，无故障诊断能力。所以，我们的系统在车间建立了两段现场工业总线Profibus 网，分别把这些PLC连接起来。使系统能够通过现场PLC采集和汇总生产线上设备状态信息，自动分析诊断故障。设备并网的具体做法是，每台PLC 上都插入Profibus网卡CP5431，并连接在其中一段现场工业总线上。(参见附图)
现场工程师站
现场工程师站设置在车间现场，是由六台工控机组成，分别对应着车间现场六条生产线。这六台工控机上都分别插有 Profibus 网卡CP5412，并通过该卡连接在 Profibus 的网上。通过现场工程师站可以监控对应的生产流水线。(参见附图)
信息交换中心
信息交换中心是由一台 S5-155U 构成，也称为系统的主PLC。一方面通过车间现场工业总线 Profibus 网，连接生产线上 44台 PLC，采集汇总分析生产线上设备的故障信息；另一方面通过工业以太网 H1 与系统的管理层连接，把分析诊断结果送到办公室计算机上，同时又通过车间现场工业总线 Profibus 网把其分析诊断结果送回现场工程师站。(参见附图)
系统的管理包括车间主任办公室和维修办公室的计算机，通过工业以太网H1信息交换中心连接，使管理层可以实时地从信息交换中心获得目前分析结果，并对此分类归档，形成各种报表。(参见附图)
焊机群控装置
设置一台高灵敏的电压监测仪， 实时监测车间电焊机工作时供电电压的变化，并把结果送入信息交换中心，通过S5－155U的中断程序处理焊机群控信息，经过Prifibus-DP方式，把控制信号高速地传送到生产线上 的PLC，使相应焊机的通电动作得以控制。
系统配置的软件
Coros LSB/Win是系统主要的软件，主要运行在管理层和现场工程师站的计算机上，是系统主要开发平台。COM5431 和COM143系统软件是为了管理现场工业总线 Profibus 和工业以太网 H1。
三. 系统的主要目的
采集全车间六条生产线上的设备运行状态信息
由于 Profibus 网连接着现场PLC，系统可以实时地监测并分辨当前各生产设备所处的正常运行、停机、故障等各种状态，并在相应工控机的相应画面上，通过以不同的符号、图形和颜色变化等形式显示出来。
实时分析发生在各生产线上设备的故障状态及具体部位
由于 Profibus 网络采集各生产设备上的信息，汇总到主 PLC S5－155U上集中进行分析综合，系统可以判断出故障类型和发生故障的所在生产线、工位、部位等位置信息，随后把判断结果送到相应工机显示出来，以提示维修人员。
进行有关故障信息的分析与统计
系统的上位管理机和工控机在工业组态软件 CorosLSB/Win 操作平台下，可对从主 PLC 送来的故障信息，进行分类归档处理，同时在设备维修手册数据库中进行检索，找出故障发生的位置，故障发生的原因及排除故障的主要方法。然后该软件把故障发生的时间、位置、原因及排除的情况记录到设备档案数据库中，并形成各种报表。
对全车间由 PLC 控制的焊接变压器的通电进行群控
利用 Profibus DP的快速 I/O的特性，对全车间电焊机供电电压进行监测，按照电焊机群控原理，对由 PLC 控制的电焊机进行排队通电控制。
四. 系统工作基本原理
自动故障诊断一般方法
焊接车间设备绝大部分是通过油缸和气缸来完成工件的装夹、上料、下料和输送等动作。初步统计该车间分布在各生产线上共 4 千个大大小小的油缸和气缸，而设备故障主要发生油缸和气缸的部件上，表现为这些缸不到位。下面分析一个油缸动作情况，得出自动故障诊断一般方法。设一个油缸向前运动 Q＝1，油缸经过一定的运动时间到达前端，则前端接近开关 得电 I_1＝1，后端接近开关失电 I_2＝0。我们系统中为这个油缸设置一个计时器T。当油缸动作 Q 信号发出，该计时器开始计时，在设定的该油缸运动时间T_set范围内，相应到位接近开关得电，即系统认为该油缸工作正常。如果在该油缸运动时间T_set范围内，相应到位接近开关未得电，则系统认为该油缸发生故障。系统自动分析的结果列表如下：
根据上述方法，系统对车间设备上每个油缸和气缸，在该设备PLC控制器都分配计时器T，并设置相应缸运动时间T_set，以完成自动故障诊断。
焊机群控的一般方法
该车间有四个供电变压器向焊机供电，由于焊机是使用的单相电。车间焊机基本是均匀地分别挂在车间里 12 条单相电线路上。高灵敏的电压监测仪分别监视着这 12 条单相电线路。当监测到其中一条线路电压低于设定的值时，就向主PLC申请中断。中断程序首先检查线路电压低到什么程度，再分别处理：
线路电压在排队工作范围内，中断程序将按照工艺准许的范围，把挂在该线路的焊机排队，通过现场工业总线，控制设备上PLC，让该线路上的焊机按先后顺序通电焊接，使每个焊接都有足够的电流工作。
线路电压在停机范围内，中断程序通过现场工业总线的广播形式通知设备PLC，将挂在该线路的所有焊机停止工作，直到线路电压恢复正常范围内。
五. 系统主要功能及实现方法
系统的工作方式
由于系统的绝大部分硬件都是采用西门子公司SIMATIC 工业型产品，就保证了系统全天24 小时不间断的正常工作。特别是系统的信息交换中心采用是 S5-155U，车间现场采用是Profibus 网络，管理层采用是工业以太网 H1，这些都具有在恶劣的环境下可以高度可靠工作的工业产品，可以常年的不停机地工作。这样就保证了系统可以在几年之内不间断地监测生产线设备，连续采集设备信息和生产信息，保证系统数据处理的及时性、准确性和完整性。
生产设备当前运行的状态信息
由于生产线的生产过程是由现场生产线上的 PLC控制的，而且 这些 PLC 都挂在 Profibus 上，这样信息交换中心，即主 PLC 可以通过该网采集现场 PLC 的所有 I / O 的信号。信息交换中心对这些信号经过汇总和分析，判断出全车间各生产线各部分的当前运行状态，并把这些运行状态存入信息交换中心内的相应数据块DB。同时这些运行状态信息是随着信息交换中心(主PLC)运行周期而实时刷新的。现场的工程师站和管理层的计算机分别通过 Profibus 和 工业以太网 H1 ，访问信息交换中心内的相应数据块，而得到生产设备当前运行状态信息，再经过 Coros LSB/Win动态图形画面，生动、形象地显示出生产设备当前运行状态。
设备故障自动诊断、分析与统计
当生产线上设备发生故障时，信息交换中心通过Profibu网可以立即监测到。信息交换中心依据下面四个方面，判断出故障发生的具体内容和位置，并在在现场工程师站和管理层的计算机 Coros LSB/Win 的动态图形画面上详细显示：
a. 现场维修人员提供的经验；
b. 分析动作不到位信号；
c. 由故障历史记录而形成的发生几率；
d. 该设备 PLC 程序的逻辑分析。
信息交换中心按照发生故障性质确定出故障类型：机械故障、电器故障、液压故障、气动故障等。信息交换中心按照所发生故障对设备运行影响程度确定出故障等级：将要故障、次要故障和主要故障。信息交换中心按照发生故障特征和维修记录提示出排故方法。在现场工程师站和管理层的计算机 Coros LSB/Win 的动态图形画面上，故障类型和排故方法以文字形式显示，故障等级以不同颜色和闪烁程形式显示。
由管理层的计算机进行设备故障统计，其内容主要包括：
a. 每台设备每天的发生的故障信息记录；
b. 设备按照故障发生类型进行周、月、季和年统计；
c. 每台设备的故障率和开通率；
d. 各条生产线的故障率和开通率；
e. 全车间设备的故障率和开通率；
车间生产信息自动统计
在 Profibus 络的支持下，系统自动采集各生产线的产量信息，并存入信息交换中心的数据块中。通过管理层的计算机的 Coros LSB/Win 界面形成下例各种生产统计报表：
实时显示各条生产线的生产节拍及变化状况；
实时显示各条生产线的生产产量及变化状况，显示当日
和近七日内每天的生产产量变化过程；
车间在一年内每天的白班和夜班的生产产量记录；
车间生产产量的周报表、月报表和年报表。
当电压监测装置监测出车间供电电压低于正常供电电压时，主 PLC 上的中断输入模板 (6ES5 451-4UA13) 将接收到电压监测装置发出的信号，主 PLC 刻进入执行中断服务程序。中断服务程序根据焊机群控原理，通过 Profibus 网，向设备上的PLC发出工作指令，使各焊机按一定的顺序工作。
六. 结论和意义
该系统对对用户的设备排故维修提供了比较切实可行的便利手段，彻底改变了过去那种单凭经验诊断故障的工作方法。在计算机的帮助下，只要生产设备有故障发生，系统都能比较准确、迅速地确定故障具体位置或方位，并提供排故方法。这样极大地缩短了故障查找和排故时间，保证了设备能够尽可能短的时间内恢复正常。
由于该系统能够实现生产产量自动统计，代替了过去需要很多时间的手工抄报统计工作，提高了车间生产管理的自动化程度。同时该系统也给车间提供了生产动态调度的手段，通过管理层计算机了解当前车间各生产线、各部分生产状态，可以发现可能出现的生产瓶颈，使得车间管理者及时地进行生产调整。
焊机群控过去在国内还无法实现，现在系统利用西门子公司的 PLC 和 Profibus 技术实现了焊机群控。这对电焊机的焊接质量的稳定和提高有了一定的保证。
在该系统中成功地应用了西门子公司 SIMATIC 产品的技术，其中 Profibus 现场总线和 H1工业以太网技术在该系统中起到关键的作用，它们把系统的各部分构成一个统一体； 主 PLC S5-155U以运行速度高、大存储量技术保证系统信息的采集、综合分析和传送能够可靠、准确地进行；Coros LSB/Win制作的人机界面速度快、效率高，而且易操作、使用友好方便。
KEY WORDS：
ECO&&&Electronic Check Out System 电子检测系统
MPS&&&Multi-Checkout Station 多功能检测站
ECOS&&Electric Checkout Station 电器检测站
LEP&&&发动机运转检测
ROLLE 毂试验台
汽车工业近年来在中国有突飞猛进的发展，成为国民经济的新的增长点，若要保持这个良好的发展势头，使中国的汽车工业与世界同步，经得起国际市场的风浪，中国的汽车工业人必须在管理和提高汽车的科技含量上下大功夫。在各种汽车中，轿车的科技含量最高，为了提高轿车的安全性、舒适性和实用性，新的科技不断在轿车上得到应用，如ABS防报死系统，GPS全球定位系统，GSR防侧滑系统等等。整车下线后，在出厂之前要经过严格的工厂检验，以确保产品的质量，确保汽车各个部件及功能工作正常。西门子是世界上汽车整车下线检测产品的重要供应商之一。在此以西门子实际完成的一个项目为例，介绍西门子的整车电子检测系统。
整套系统构成如下图所示：
系统说明：
整套系统由两台服务器和若干套检测站(PPL)组成。服务器和检测站通过光纤星型连接，修改后的检测程序，整车数据等由服务器传送到检测站；各个检测站的整车检测数据传送到服务器，并存到相应的数据库中。
两台服务器一台为运行服务器，一台为备份服务器，两台设备实时交换数据，保持数据库内容一致，当一台设备出问题时，系统马上可以切换到另一台设备，并且可以继续正常工作。服务器运行Windows NT操作系统，运用Oracle数据库软件，实现对数据的管理。服务器上装有SICALIS ECO软件，用于系统的维护，其功能包括用户检测程序的修改，检测数据的统计，检测曲线及检测信息的显示等功能。
另外，服务器与产品质保计算机联网，新的整车数据可以由厂级网络SAP3直接下载到系统中；服务器与维修计算机连接，可实时将各个检测站上的报警信息传送到维修部门，这样有助于及时、快速的处理问题。
检测站运行Flex OS/2实时多任务操作系统。检测站软件提供许多功能，可以实时显示检测状态，可以修改检测程序，可以手动读取或修改汽车电脑中的数据等等。
根据检测的内容检测站分为：
MPS检测站，主要检测汽车中各个电脑(ECU)的状态，如发动机ECU，变速箱ECU，中央门锁ECU等；
ECOS检测站，主要检测车上各电器的电流是否正常，不同的车型，当开启不同的电器时电瓶输出电流应在各自的允许值范围内，若超出范围则视为不格；
LEP检测站，主要检测发动机运转时发动机各个参数的值是否正常；
ABS检测站，测试ABS系统，检测制动力，摩擦力是否在允许值范围内；
MPS，ECOS和LEP检测站硬件结构基本相同，如下图所示：
其中检测站PPL通过集线器及光纤连接到星型连接器上，实现与服务器的联网通讯；通过串行通讯接口RS232连接现场打印机，将检测结果打印出来；在检测站上装有RS422通讯接口板，用于连接现场的HT，BA和SDA模板，HT板完成检测站PPL与现场手柄的无线通讯，操作者按照手柄提示操作，并可在手柄上看到检测结果；BA板完成检测站PPL与现场电瓶适配器的无线通讯，将电流和电压值发送到检测站PPL；SDA板完成与MDA的无线通讯，MDA与汽车上的通讯接口相连接，从而实现检测站与汽车电脑的实时通讯。
所有检测站的C控制程序是统一的，只是几个配置文件的参数不一样，因此，各个检测站具有互换性。现场检测站具体检测的内容，通过检测程序来定义。
转毂测试分三步进行，转毂前，转毂中和转毂后。转毂前主要测试ABS电脑连接是否正常，及故障存储器的内容，若此处检测未通过，则不进行以下的两步检测，直接送返修。转毂中主要测试制动力和摩擦力，其中BERO是超声波传感器，检测是否有车驶入，这是启动检测的必要条件之一，定向天线从MDA中读取MDA号码和车号，接下来的通讯工作由右侧的SDA与车内的MDA完成，检测过程中，检测站PPL和第三厂家的PC通过RS422接口通讯，检测站向第三厂家PC发命令，让转毂按一定速度转动，并且从第三厂家PC中读回各种转毂状态。转毂后主要作LEP检测，BERO和天线的作用同转毂中。
转毂测试台的构成如下图所示：
整套系统经过几个月的运转，客户反映良好。如今国内轿车生产企业越来越多，各种控制电脑相继在汽车中应用，为保证各部件能正常运转，出厂前的检测是必须的，西门子的这套ECO系统是成熟的产品，在世界上有相当多的成功应用。 另外西门子SICALIS系统，能完成整个汽车厂四大工艺车间冲压，焊装，油漆，总装的生产管理，其中ECO整车电子检测系统就是其中的组成部分。
&&&&&&张嘉
----摘要:本文简要阐述西门子MMC103OEM开发软件的功能,适用环境,以及在由840D和FM-NC数控系统构成的专用控制设备中的应用.
----关键词：MMC103 OEM
<FONT COLOR="#.概述
----在数控领域,目前使用的控制系统一般为通用型,如车床,铣床,加工中心等,但对一些特殊的机床如专用磨床,专用位置控制设备等都需要有自己的专用界面,这样便于对设备的操作,管理.这些界面必须用专用开发软件由设备制造,改造商开发.
西门子提供的专用开发软件OEM是专门用于对标准型数控系统进行二次开发.其种类有:
WS800A软件: 应用于西门子数控系统805/810/820/850/880/840C(DRDOS);
MMC103 OEM软件:
应用于西门子数控系统810D/840D/FMNC使用的MMC103;
NC OEM软件:
应用于西门子数控系统810D/840D NCU;
----这里只介绍MMC103 OEM(下面简称OEM)的应用.
<FONT COLOR="#.OEM主要功能
----OEM开发软件一般由机床制造厂,机床改造商使用,根据用户需求,设计MMC103上各种机床界面.它能完成:
NCU中各种变量的访问,如刀偏,零偏,轴坐标值等;
R参数的访问;
PLC中各种变量的访问,如I/O口,标志区M,数据块DB等;
NCU中文件读取;
MMC103中文件读取;
利用VB,C++设计应用界面,如显示数据,图形;输入数据;管理文件及对外部的控制等;
<FONT COLOR="#.OEM开发环境
----MMC103 OEM开发软件安装于PC微机上,在WINDOWS95下,使用VB,C++语言,利用OEM提供的 DDE接口,访问NCK,PLC,MMC103变量及文件并支持中文系统.
----各种软件的功能:
MMC103 OEM开发软件,完成各界面的定义;
C++软件,完成各种语言界面的生成;
VB软件,完成画面设计,变量访问,计算等;
<FONT COLOR="#.OEM的应用
----今年我公司为国内某机床厂某专用设备进行MMC103界面的二次开发设计.为便于说明,首先介绍一下某专用设备的情况:
机床有9个坐标轴、工控机测量系统、专用传感器检测系统、气动真空系统及控制系统840D+FMNC。控制系统的功能是实现精确位置控制和与各系统间动作的逻辑顺序控制，使之协调一致. 其中:
840D完成对7个数字伺服轴（X，Y，Z，C1，C2，C3，W1）的控制
FMNC完成对2个模拟伺服轴（W2，W3）的控制；
工控机测量系统由各种传感器等组成，实现工件在空间非接触测量。控制系统接收测量值并控制9个轴的运动轨迹；
专用传感器检测系统用于连续变化的物理量（力、温度等）信号的采集，向控制系统提供多路模拟量和多路数字量信号。控制系统能对力、温度等信号的连续变化做出快速响应，以便数据的实时采集. 其系统总体配置原理图如下:
----它对MMC103界面的要求:
实时显示9个轴(X,Y,Z,C1,C2,C3,W1,W2,W3)的位置值;
实时显示力、温度值的变化，并根据信号值的大小对轴的运动实施控制；
实时显示工件空间位置;
实时显示各工件的相对位置;
设置各工件相关参数;
动态工作曲线;
<FONT COLOR="#ff
OEM界面设计
----根据用户界面的要求,需设计12个画面OEM0-OEM11:
主画面,显示9个轴的位置值,压力值,温度值,工件工作位置,真空状态,保护状态;
----OEM2--11:
工件1--10参数设置画面及保存修改软键;
使用MMC103 OEM开发软件,定义OEM0-11中软键功能.如: OEM0中的 SETTING 软键;
OEM1中的 PART1-PART10,RETURN软键;
OEM2-11中的 SAVE,RETURN软键;
最后生成相关文件.
使用C++将1)中的文件生成不同语言的连接文件.XXXXXXX.DLL
用VB设计OEM0-OEM11画面
如: OEM0中9个轴位置,各物理量值及工件轨迹的显示等
<FONT COLOR="#ff
OEM中数据处理
----它完全用VB提供的资源,指令,环境对OEM中的数据进行处理.所不同的是访问NC, PLC变量的方法不同,如读R100采用下列方法进行:
----Label2.LinkTopic = G_CHNCDDEServiceName
----Label2.LinkItem = "/Channel/Parameter/R100"
----Label2.LinkMode = DDE
----其它变量类同.
----我们还可利用VB控制数据文件存储,打印,传送等多种功能.它完全等同于在微机上开发
----编制完成后,生成EXE文件.此文件即为OEM的应用文件.直接由MMC103中指定软键调用.
----(需设置相关配置文件)
<FONT COLOR="#.OEM应用领域
----OEM软件是为设计人员提供的进行人机界面二次开发的工具.设计人员可根据用户需求设计出功能灵活多样,画面丰富的应用程序.因此它应当在专用机床,专用控制系统中有着广泛的应用空间.如大型轧辊磨床,凸轮磨床,曲轴磨床,专用磨床,特殊的加工中心,专用控制设备等.
----目前,OEM已应用在大型轧辊磨床和专用控制设备上.
----由于水平有限,又OEM开发所涉及的因素较多,文中不能全面点击,如有不妥请指正,并希
望更多的人使用OEM.
&&&&汪任涛&&笪文俊
----曾几何时，拥有一辆从福特流水线上下线的T型轿车是很多人的梦想，那时的T型车颜色一样，发动机一样，内
饰也一样，因此生产过程相对简单，对物料的跟踪、生产的控制比较容易。如今人们对汽车的需求日趋多样，从车型、颜色、内饰、气囊、安全系统等等不一而足，这样的需求对汽车的生产过程提出了很高的要求，现代化的汽车生产线不再是固定的生产流程，柔性化是之必备的特点之一。
----生产线的柔性化是为了应对客户的不同要求。客户的要求反映在订单上，汽车生产企业的生产规划部门在收到
这些订单后要将之分解到每辆即将被生产的车辆上。对于生产过程中具体的某道工序来讲，它需要知道将被加工的车辆的具体信息，如颜色、发动机类型、安装选件等，然后才能进行相应的操作，我们称读取车辆的唯一性标识并取得车辆具体信息的过程为车辆识别。
----车辆识别系统的目的是要知道每辆车所包含的客户要求，以便组织生产。比如白车身来到涂装车间时，控制系
统应能够通过车辆识别确定车身被要求的颜色，自动转换喷头。当车身从涂装车间进入总装车间时，车辆识别系统应能够根据车身信息，打印装车清单，提示操作工根据不同的车辆，安装不同的选件；当车辆下线时，车辆识别系统将读取车辆实际被加工的信息，将之制作成报表并汇报给管理层。
----传统的车辆识别系统应用条码技术。现今，越来越多的汽车制造企业使用可读写的识别系统，西门子的MOBY系
列产品是其中的佼佼者。国内的主要汽车生产企业如上海大众、上海通用、一汽大众、沈阳金杯客车制造有限公司等均使用了西门子的MOBY产品，这些产品被应用于涂装车间、总装车间、发动机装配线等。
----MOBY系统应用射频技术，采用非接触读写方式，特点是：
非接触的数据传递。
数据载体为无源型，最大容量达32K Byte，可反复使用和编程。
高的可靠性和数据保密性。
可静态的和动态的读、写。
保护等级可达IP68，防油，防水，防灰尘。
最远读写距离可达3米。
既可被集成到西门子系统中，也可被集成到非西门子产品系统中。
用手持单元可方便地进行调试和维修。
数据载体可在220度环境下使用。
----MOBY系统和条码识别系统实质上都是数据存储系统。两者相比，条码系统的数据写在数据库里，MOBY系统的信息存储在数据载体里。它们的区别如下：
条码系统是一种集成式的数据存储系统。条码实际上是有唯一性的一串数字，真正的信息写在数据库里。这种识别方式的优点是成本较低，缺点是：
因为每个信息读写点都必须从主机获取数据，对通讯的要求很高。
所有的信息都存储在数据库里，要求有大容量的数据库和高速度的主机。
通讯线路的错误将导致生产的停止。
MOBY系统是一种分散式的数据存储系统。信息写在数据
载体里面，本地控制器读取数据载体里的信息后，然后进行相关的操作。这种方式的优点是：
产品携带着加工和质量数据。
响应速度快。
对主机的通讯要求较低。
无需每个读写点都和主数据库通讯。
与主机的通讯失败不会导致生产的停止。
----典型的MOBY系统由以下几部分组成：数据载体，读/写单元和接口模块，接口模块以总线方式或串口通讯方式与 PLC、PC等控制单元相连，如下图：
----对于西门子MOBY系列产品来讲，针对不同的应用场合有不同型号的产品，分为MOBY E, MOBY I, MOBY D, MOBY U。 MOBY I的数据载体可耐220度高温，广泛应用于涂装车间、总装车间、发动机生产线；MOBY D, MOBY U是西门 子的两种新的产品，其中MOBY U的读 写距离可达3米，MODY D的数据载体可耐200度高温，数据容量是48字节，是
一种经济性的解决方案；MOBY E应用于物流、仓储等环境不是很恶虐的地方。
----总的来讲，西门子的MOBY系列产品广泛应用于汽车制造的四大工艺、动力系生产、仓储运输等场合，它将物流
管理与数据处理集成在一起，实现了在所需的地点，恰当的时间，提供正确的数据。
&&&&&&杨应华
----机床类型：数控冲床
----控制方式：凸轮方式
----制造厂商：德国HAAR公司
----原机床控制系统：SIEMENS工控机
----现机床控制系统：SIEMENS 840D数控系统
----现驱动系统： SIEMENS 611D
----该机床是该制盖容器有限公司1988年从香港买进，改造之前
已运行将近十年，由于控制系统不稳定，又无备件，因此决定改造。双方商定将原机床所用数控系统和驱动系统全部去掉，采用SIEMENS的840D数控系统及611D驱动系统。
----该机床用于生产易拉罐上盖，使用铝合金材料，共有X、Y及主轴三个轴。X、Y轴用来定位铝片，主轴用来控制冲头，冲头上有七个模具，即每冲一次产生七个盖子，由于铝质材料薄且轻，所以该机床控制方式与普通冲床相比有其特殊性，归纳如下：
冲头位置判断采用绝对位置编码器，而不是机械凸轮或感应开关。用于确定冲头的位置，决定送料时刻、吹气时间、是否有盖子通过以及下模润滑时间。
当上下模离开时，七个模具旁的气嘴必须同时吹气，将盖子吹走，同时系统必须确认盖子是否已被吹走，如果没被吹走，必须立即停机，否则模具将被损坏。随着主轴速度的提高，对系统控制时间的要求越严。此功能称为掉盖模具保护功能。
盖子被吹出后，通过接盖槽进入下一道工序。由于接盖槽有时会阻塞，因此系统必须及时作出反应，避免模具损坏。此功能称为塞盖模具保护功能。
冲压速度为150～200次/分。
吹气时间及时机必须准确，否则将出现盖子不能掉入接盖槽或盖子不能被吹出，造成机床加工经常中断，从而影响生产效率。
下一道工序出现故障时，机床必须自动停止加工，当故障消除时，机床能自动重新启动。
----本项目的难点在于模具保护。由于盖子很轻，每冲一次产生七个盖子，由于气流的不稳定性，导致盖子通过检测部位的时间不一致，而检测时间是有限的，大约50毫秒。为了保证检测的准确性，采用了单独的PLC单元专门负责过盖检测，然后将检测结果反馈给数控系统。经实际运行表明该项目是成功的，达到了预期效果，同时为今后此类机床的改造积累了宝贵的经验。
&&&&&&朱笑冰
----随着时间进入21世纪，我国大部分在20世纪80年代引进的大型数控镗铣床都已进入大修时期，由于数控系统的更新换代，原机床上所配的数控系统都已停产，系统的备件相当昂贵，因此大部分的用户都会利用机床大修的时机进行数控系统的改造。鉴于这种情况，觉得有必要结合自己的实践经验对此类机床的系统改造作一个总结，以利于大家今后的工作。
<FONT COLOR="#. 改造方案的选择
<FONT COLOR="#ff 数控系统的选择
----从国内的现实情况来看，这一类的机床基本上都是从欧洲进口的，所配的数控系统几乎全部是西门子公司的8M系统，PLC则是西门子公司的S5-150 系列， 而驱 动部分大部分是西门子的直流驱动。
----在确定改造方案时，由于经费等方面的原因，大部分用户都会选择驱动及电机部分保留而只更换系统的方案，这样出于系统的延续性和兼容性的原因，用户多会选择西门子公司SINUMERIK 840C系统。该系统是西门子公司在九十年代初推出的高档系统，功能强大，使用灵活，适用于各种类型的机械加工设备，目前在国内也拥有大量的用户。如果用户在经费方面没有问题，则还可以有另一种选择，即选用SINUMERIK840D系统，这样的话，则驱动和电机都需要更换。SINUMERIK840D系统是西门子公司九十年代中期推出的一款纯数字的高档数控系统，与之匹配的驱动和电机也都是数字的，从发展趋势看，该系统已进入成熟期，现已成为西门子公司高档系统中的主流机型。
<FONT COLOR="#ff PLC的选择
----根据所选系统的不同，也就相应选择了不同的PLC。
----SINUMERIK840C系统所配的PLC是S5-135WD，在这里可供用户选择的是PLC 硬件的形式。一种选 择是分布式I/O (DMP)，另一种选择是扩展单元185U；两种 选择相比较而言，DMP的接线比较麻烦 ，但价格便宜，而185U接线简单，原150的前连接器都可保留，但价格较贵。从使用的角度来讲，两种方案都可以满足系统的功能要求。
----SINUMERIK840D系统所配的PLC是S7-300，相对来讲接线的工作量与840C系 统选择DMP类似。
<FONT COLOR="#. 机床电气系统的处理
----在电气系统的处理上，要以"少动"为原则，基本上保留原机床的电气系统，只将跟系统有关的部分进行重新设计。对于外围输入输出点的处理，则以保留原地址为原则，即使有不用的点，也最好保留它的地址，不要被其它点占用，这样在 PLC程序的处理上要有利的多。这一点在后面再作解释。
<FONT COLOR="#. PLC程序的处理
----在此仅以8M系统更换为SINUMERIK840C系统为例来说明PLC程序处理时要注意的问题。
----对PLC程序的处理，一个基本原则是尽量保留原PLC程序，只是在原程序的外围加一个转换程序，将与系统有关的部分作必要的转换，这样可最大限度地减少工作量，同时又最大限度地保留了原PLC程序中的一些安全保护措施。从我的经验来看，这种方法是这类系统改造项目最好的处理办法。
<FONT COLOR="#ff 系统功能块（Function Block）的处理
----在西门子的PLC产品中，不同的系统有不同的系统功能块，因此在进行系统更新时，必须要对系统功能块进行相应的处理。
----在将8M系统更新为840C系统时，对于跟数据块有关的功能块（FB11，FB60）要更新为新的FB11和FB60，对于其它的系统功能块则可以删除。
<FONT COLOR="#ff 系统接口信号的处理
----在西门子的系统中，NC与PLC之间的通讯都是通过接口信号实现的，而接口信号又包括NC→PLC和PLC→NC两大部分， 其中PLC→NC属于控制信号，通过 这些信号可以完成对系统动作的控制； NC→PLC属于系统给出的状态信号，可用 于判断系统是否正确执行了控制信号的要求。因此，如何处理这部分PLC程序是系统改造中的重点，也是本文要着重介绍的部分。
----在8M系统中，所有的接口信号都是占用的标志位（Flag），而840C系统中，接口信号基本上都在数据块（DB）中，因此在新的PLC程序中要增加信号转换这部分程序。由于接口信号是双向的，因此在设计转换程序时要设计两个程序块，一个用于处理 NC→PLC的信号，一个用于处理 PLC→NC的信号。下面就分别加以论 述。
3.2.1 标志位（Flag）的处理
----在SINUMERIK840C系统中，FY0－FY24是被系统占用的，而在8M系统中，这部分信号则是接口信号中的一部分，因此在作PLC程序的转换时首先要处理这部分信号。具体方法是：在调用原8M系统OB1之前，将FY0－FY24保存到数据块中，在调用之后，再将FY0－FY24恢复，以便840C系统能正常工作。
3.2.2 手动方式（Manual Control）的处理
----在这种类型的机床上几乎都配置了手动操作方式，这种操作方式与840C有较大差别，而操作者对这种操作方式又比较习惯，因此在系统更新时最好予以保留。这样的话，就牵扯到了机床控制面板的处理，从我的经验来看，最好保留原机床操作面板，这样会最大限度地保留原操作风格，使操作者易于接受，同时也易于掌握。
3.2.3 系统操作方式的处理
----在对系统操作方式的处理上，有两种方式要注意：第一是8M系统中的"手动数据输入"（Manual Data Input）方式，这种方式在840C中是没有的，因此在PLC 程序中要删除与之相关的部分；第二 是"增量"（Incremental）方式，这种方式 在8M的接口信号中只有一位（F25.5），而在840C中则有1INC/10INC/100INC/1000INC/10000INC/VAR六个信号属于增量方式，因此在PLC程序中要将这六个信号对应到原程序中的F25.5。
3.2.4 轴信号的处理
----3.2.4.1 PLC→NC信号的处理
----在这部分的处理中，要将原8M系统PLC程序中所用到的所有 PLC→NC信号对 应到840C系统的接口 信号上，而对840C专有的信号也要作相应的处理。下面给出 部分信号的对应关系以便大家更容易理解：
------840C: DB32/Dk+2.9
（Limit Switch plus）
------840C: DB32/Dk+2.8
（Limit Switch minus）
------840C: DB32/Dk+1.10
（Controller enable）
----其它信号也同样处理。
----3.2.4.2 NC→PLC信号的处理
----在这里信号的处理方法与 PLC→NC信号的处理是一样的，唯一要注意的是信 号的对应方向。在 PLC→NC信号的处理中，是将8M的信号对应到840C系统的信 号上，而在处理 NC→PLC的信号时，则 是将840C系统的信号对应到8M上。举例如下：
DB32/Dk.10
------8M：F*.1
（Motion command -）
DB32/Dk.11
------8M：F*.0
（Motion command +）
DB32/Dk.12
------8M：F*.2
（Reference point reached）
3.2.5 主轴信号的处理
----3.2.5.1 PLC→NC信号的处理
----在这里要注意的是主轴摆动信号（Oscillation）的处理。在8M中摆动动作只要一个信号F14.2即可完成，而在840C中摆动动作则必须有DB31/Dk+2.6（Reciprocation speed）及DB31/Dk+2.0（PLC spindle control）两个信号才可完成该动作，因此 在程序中必须将F14.2同时对应到DB31/Dk+2.6和 DB31/Dk+2.0，即：
----C&&DB&&31
----AN&F&&14.2
----= D 2.6
----= D 2.0
----3.2.5.2 NC→PLC信号的处理
----这部分信号中一般用到的只有主轴停（Spindle at standstill）信号。
3.2.6 辅助功能的处理
----在这种类型的机床中，使用最多的是M功能，也有个别机床使用H功能，在这部分处理中只需将相关的信号互相对应即可，具体对应如下：
----以上是M功能（M0－M99）的对应关系，下面的是H功能的对应：
----除此之外，还有两个修饰信号要处理：
DB10/D17.13
DB10/D17.8
3.2.7 报警的处理
----3.2.7.1 接口信号的处理
----在8M系统中，有关报警的接口信号被安排在FY188－FY219中，而在840C系统中则被安排在DB58中，具体对应关系如下：
840C：DB58/DL3
----3.2.7.2 报警文本的处理
----由于8M系统对报警文本的处理比较特殊，因此在系统更新时这部分的处理比较麻烦。在此有必要将8M系统的报警文本处理作一介绍。
----在8M系统中，报警文本按照主谓结构存放在两个数据块中（DB4、DB5），而文本的组合关系则存放在另一个数据块DB7中，每个报警信号对应DB7中的一个数据字，而这个数据字则确定了相应的报警文本是由数据块DB4及DB5中哪两个文本构成的。例如，F188.0对应DB7/DW0，若DW0的内容为KY=000,000，则对应的报警文本就是由DB4及DB5的第一段文本组合而成的。
----在进行系统更新时，首先要根据DB7、DB4及DB5的内容生成每个报警信号对应的报警文本，然后再将该文本按照840C系统报警文本的格式输入到系统中，这样就完成了报警文本的对应。
3.2.8 模拟量的处理
----因为这一类机床都属于大型设备，造价都比较高，因此机床厂商在生产时对安全防护措施都考虑得相当全面，而在这些安全防护措施里面有一部分就是通过系统的模拟输入及模拟输出模块来完成的。因此，当我们进行系统改造时，对这一部分一定要仔细研究，使用新的模块来实现原来的功能，而不能简单地套用原程序，因为原来所用的模块与新的模块在数据格式、字长等方面有较大的不同，这一点是必须要注意的，否则可能就起不到防护的作用了。
<FONT COLOR="#. 新系统的调整
----新系统的调整主要是指坐标轴和主轴的调整。
----坐标轴的调整分为速度环和位置环。速度环的调整是指速度的匹配，即坐标轴的实际速度与系统指令电压的匹配，这里需要调整的参数是最大指令电压所对应的最高速度。另外，也可能要调整驱动部分测速机的反馈电位计。位置环的调整主要是调整轴的特性，包括跟踪特性及加/减速特性，需要调整的参数就是轴的位置环增益及加速度。在这里有一点要特别强调的，那就是各插补轴在相同速度下跟踪误差要基本保持一致，这样才能加工轮廓的圆整。
----主轴的调整主要是速度环的调整，即各档速度的调整。这里只需掌握一个基本原则，即各档的最高速度都对应10V的指令电压。
----以上内容是根据自己几年来对此类机床进行改造而获得的经验整理而出的，笔者使用这种方法改造了多台机床，如哈尔滨汽轮机有限责任公司意大利进口INNSE数控落地镗铣床、富春江富士电机有限公司德国进口SCHIESS数控镗铣床、哈尔滨电机厂有限责任公司德国进口WOTAN数控镗铣床，均获得成功，由此可证明该方法是切实可行、行之有效的，特在此整理成文，希望对大家有所启发和帮助。
&&&&&&孙兴
<FONT COLOR="# 引言
----某家大型的跨国公司主营业务为生产和经销电子元器件,其中又以生产二极管,半导体可控硅为主。该公司在中国有一家的大型独资企业,以生产汽车,计算机等产品所需二极管为主。二极管是比较简单的电子器件,单只的体积小,价格低廉,但其生产工艺确并不简单,并且在生产过程中对环境条件的要求十分严格,比如环境温度.空气湿度等。一旦这些条件不能满足,就会生产出的不合格产品,又由于此种产品的特性决定了它不可能全部精确检验,因此不合格产品就会导致其它产品的质量问题,所谓"千里之提,毁与蚁穴"就是这个道理。
----为了确保产品质量,从而进一步增强产品市场竞争力,该公司委托我们为其设
计并实施一套厂务监控系统,将全厂的生产辅助设备的工作状态以及生产环境等参数集中监视起来,使设备管理人员能够及时了解设备状况及生产情况,从而能够及时调整生产环境,排除设备隐患,使产品质量充分得到保证。
<FONT COLOR="# 信号组成
----厂务系统主要包括生产辅助设备及辅助条件,这里不包括元器件的生产设备。该厂半导体的生产主要需要以下一些辅助设备及条件:
工厂配电设备.
负责在冬天保持环境温度的锅炉供水系统.
负责在夏天平抑环境温度的空调系统.
冷却水及冰水系统.
为保持空气温度及相对湿度而建立的新风系统.
生产设备所需的压缩空气
生产设备所需的高压水
以上系统所需采集的信号大致可分为以下几种:
电压,电流信号
功率,功率因数,电量信号
<FONT COLOR="# 技术构思
----根据用户要求及现场情况,我们决定采用西门子公司S7-400型PLC承担信号采集工作,又根据现场将要采集的信号位置分散的特点,采用了西门子公司Profibus现场总线中的远程I/O即DP技术。各传感器信号就近接入Profibus子站,这样可以最大限度的减少现场接线工作,并且因为走线距离短,可以减少信号衰减和各种干扰对信号的影响。
----作为监控系统的核心的人机交互系统,我们采用西门子工业控制计算机和工业显示器作为人机交流的物理介质,计算机上除运行Windows NT操作系统外还运行西门子公司Windows Control Center组态软件作为人机界面,通过计算机屏幕将组态的信息以文本,画面,报警等多种形式呈现给管理人员。为了对生产及设备进行更好的管理,拟运用WinCC的数据归档功能将所有监控的信号做为期一年的存档,这样,用户可以随时查阅过去一年与生产有关的参数的值及其变化曲线。
<FONT COLOR="# 网络结构及网络特性
----监控系统的主干网络采用Profibus网络,
Profibus现场总线网络共有三种协议
方式,分别为FMS,DP和PA。我们本次应用的为DP方式。DP网络结构为主从结构,一条DP网可包含一个主站和最多126个从站,
网络传输距离在不使用中继器的情况下可
达到1000米,传输速率从9.6Kbit/S一直到12Mbit/S可选。网络传输速率达到12Mbit/S
时其传输距离最长为100米。
----本监控系统的Profibus DP主站为S7-400PLC,从站是分布于全厂的8个ET200M子站,它们之间通过标准的屏蔽双绞线连接,其中由于第5与第6和第7号站之间的距离比较远,为保证通讯速率及可靠性,我们在这三个子站之间增加了两个中继器以确保设计传输速率1.5M。作为监控系统的主要组成部分的工控机,它在物理上也挂接到DP现场总线上,但它与作为网络主站的PLC之间的通讯不再是DP协议,而是S7协议。
----在所监控的设备中包含有ATLAS公司的空压机和施耐德公司的中压控制器,此两种设备中预装有施耐德公司的MODBUS通讯模板,为在实现功能的前提下尽量减少用户的负担,我们采用西门子公司的CP341通讯模板直接与此两种设备通过MODBUS协议进行通讯,MODBUS网络结构与Profibus DP网络结构类似也为主从结构,一个主站可以连接32个从站,通讯速率为9.6Kbit/S到38.4Kbit/S可选。当然如果能在两种设备中增加Profibus DP通讯模板将会使网络结构更加合理,.工程实施更加方便,但考虑到合理利用现有资源,我们还是采用了前一种方案。
----整个监控系统的网络结构见下图:
<FONT COLOR="# 通讯网络配置
----网络配置分为软件配置和硬件配置两部分,软件部分通过STEP7编程软件对S7-400 CPU414-2DP进行配置包括通讯速率,子站数量及站地址等。当软件配置完成后,各接入的监控信号在CPU中的对应地址将会自动生成。硬件配置主要是将各ET200M子站的接口模块IM153上的地址拨码开关设置成与软件设置相同。MODBUS的软件设置较复杂,除了要设置通讯地址及通讯速率外,因为是用CP341做主站,因此还要对CP341做特殊的设置,包括对CP341进行驱动程序下载(LOAD DRIVER)。此监控系统中的MODBUS网络在物理介质上也采用了屏蔽双绞线,在总线的末端接入120欧姆做为终端电阻。
<FONT COLOR="#
监控功能简介
----本监控系统将监控内容按照所接入的Profibus分站分为八个部分。每个分站均含有一幅或几幅画面用来显示要监视的信号,这些信号有些把实际数值直接显示在屏幕上,有些则是通过动态棒图或其它的形式来展示。每幅画面中均包含进入其它分站的按钮,点击这些按钮就可直接进入其它分分站。这使浏览路径尽量简化。
----系统提供了全部被监视信号在最近半年或一年的过程值的连续记录,并可以通过连续曲线图表现于历史查询画面中,每个画面中均有一个或几个曲线图窗口,窗口包括过程值的数值坐标,时间坐标,在当前时间坐标内的变化曲线, 并有趋势图设置菜单条，包括模板调整、时间范围设定、局部放大等功能。
----本监控系统为用户提供了及时与详尽的故障报警,报警共分为三个等级,按照故障的主次程度排列,与生产关系最紧密的设备故障或最重要的过程值超过设定值被列为一级报警。二级、三级报警依次类推。对于一级报警，系统除在报警画面中作出相应提示外，还以警铃与警灯提醒用户报警的严重性。如果发生第二级报警，系统除在报警画面中作出相应提示外，还以警灯提醒用户这是次一级的报警。对于第三级报警，系统只在报警画面中作出相应提示。
----在除报警画面以外的所有画面中的底部均有一个报警条，随时刷新出现的报警,报警条中包含报警级别,报警时间,报警设备等信息。监控人员在发现有报警出现后即可对报警设备作出及时的处理。
----报警条的显示有三种型式:
报警出现: 此时报警条的颜色为红色.
报警消失: 此时报警条的颜色为绿色.
报警确认: 此时报警条的颜色为黄色.
----系统提供方便的打印功能,能够将监控值的瞬时值按照顺序打印出来,也可将某一过程值在某一时间段内的变化曲线打印出来。
<FONT COLOR="# 应用状况
----上面介绍的监控系统从2000年1月至今一直正常运行于上面提到的半导体二极管生产厂, 信号采集可靠,网络传输稳定,人机界面清晰明确,为设备管理人员把握设备状况,及时发现设备隐患及总结设备管理经验提供了极大的帮助。在此监控系统投入使用以前,该厂的设备管理人员必须不停的奔走于各个设备之间,记录设备的各种运行参数,既浪费人力又浪费时间。现在设备管理人员只需要对设备进行循检,既定期对设备进行检查,记录参数并与监控系统的指示进行比较。
<FONT COLOR="# 结语
----本文介绍的厂务监控系统不仅适合与这样的电子生产厂,也适于其它设备分散,又需要对设备及生产环境进行长期监控的场合。本文所述的厂务监控系统因是在已完全建成并正常生产的工厂建立,因此缺少控制功能,如果在建厂初期就设计监控系统,则既可以实现集中监视功能又可以集中控制功能,这样将使监控系统发挥更大的优势。
按产品索引
工业自动化系统
运动控制系统
电气安装技术
过程自动化仪器仪表
按行业索引
办公楼/商业营业用房
半导体领域工程
泵阀门压缩机/风机类机械
城市工业水处理工程
电力,蒸汽,热水的生产和供应业
电子通信设备/电子元器件/半导体制造
纺织,服装,皮革专用设备制造业
废弃资源和废旧材料回收加工业
工厂基础建设
锅炉及原动机械制造业
黑色金属（钢、铁等）冶炼压延加工
化工木材非金属加工设备制造业
化学原料及化学制品制造业
建筑配电和控制
金属加工机械制造业
冷冻设备制造业
炼钢,炼铁业
煤气生产和供应业
其它工业领域工程
起重运输机械设备制造业
食品,饮料,烟草工业专用设备制造业
市政基础建设
塑料专用设备制造业
通用设备制造业
土木工程建筑业
造纸及纸制品业
自来水的生产和供应业
行业解决方案
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最新更新时间：6/22/2015&&&&