涂装教材控制系统课件

1、涂装生产线控制系统介绍涂装技术培训教材4.7 自动化控制系统 目的：1.了解目前汽车行业中常用的控制系统结构 2.长城汽车制造二部涂装车间自动化控制系统简介 制作人：涂装车间 付建林 预计用时：1小时第四章 工艺装备第一章 自动化控制系统目 录1.1.概述概述 1.1企业信息化简介 1.2自动化控制系统2.2.车间信息层车间信息层 2.1信息层硬件 2.2信息层软件 2.3监控画面3.3.控制层控制层 3.1控制层硬件 3.2控制层软件4.4.设备层设备层 4.1设备层硬件 4.2设备层软件第一章 自动化控制系统1.1.概述概述 1.1 企业信息化简介自动化自动化MES （Manufactur

2、ing Execution System） 制造执行系统ERP (Enterprise Resource Planning)企业资源计划HMI网络网络传感器、传感器、执行构件执行构件迈向迈向MES1）企业信息化构成第一章 自动化控制系统2）ERP概念 20世纪90年代以来，企业信息处理量不断加大，企业资源管理的复杂化也不断加大，这要求信息的处理有更高的效率，传统的人工管理方式难以适应以上系统，而只能依靠计算机系统来实现，信息的集成度要求扩大到企业的整个资源的利用、管理，从而产生了新一代的管理理论与计算机系统企业资源计划ERP(Enterprise Resource Planning)。 概括地

3、说，ERP是建立在信息技术基础上，利用现代企业的先进管理思想，全面地集成了企业所有资源信息，为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的管理平台。第一章 自动化控制系统3）MES概念 MES （生产执行系统）是处于企业计划层和车间控制系统之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源，来提高生产效率和企业的竞争力。 生产执行系统也提供了一种在统一平台上集成质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。 MES（Manufacturing Execution System）是车间生产执行及信息管理的核心。第一章 自动化控制系统

4、4）自动化 车间以太网传感器传感器执行器执行器现场总线控制层网 设备间 以太网工厂管理第一章 自动化控制系统1.2自动化控制系统1）设计原则和指导思想合理先进可靠实用性价比全分布的控制系统全开放的网络系统全共享的信息管理系统 根据工艺要求及设备控制特点，控制系统采用现场总线和分布式控制模式，充分发挥网络信息技术优势，通过三层网络结构集成从底层自动控制设备的执行机构、传感器到上位机集中数据库管理的所有信息，确保整个系统的信息畅通。第一章 自动化控制系统2）自动化控制系统组成 针对以上原则，采用三层体系结构。充分利用网络优势，服务器的性能优势，不但能为生产控制领域提供稳定、可靠、实用的功能，同时还

5、具有良好的兼容性及开放性，可提供多种系统接口，能为企业其他系统提供必要的、有用的数据，完成与其他系统协同工作。 采用先进的现场总线、控制层网络、数据服务器三层结构，发挥各自的优势，各自完成各自的功能，使得各层适应个层的环境（硬件、软件）要求，将整个系统的效率提到最高，同时将发生问题的可能性降到最低。 第一章 自动化控制系统3）涂装车间控制系统组成 涂装车间同样采用三层体系结构，它们分别是：信息层、控制层、设备层。 通过以太网、控制层网络、现场总线三层网络实现“分散控制，集中监测”。因此，该系统相对独立提高了系统的可靠性；同时又能通过网络保证了信息的畅通。 以下章节将详细介绍各层网络。 第一章

6、自动化控制系统1.1.概述概述思考题1、什么是ERP？2、什么是MES？3、自动化控制系统与企业信息化的关系？4、自动化控制系统应具备那些特性？第一章 自动化控制系统2.2.车间信息层车间信息层 2.1信息层硬件1）涂装车间生产监控系统的结构如下图所示：第一章 自动化控制系统2）涂装车间信息层介绍 计算机中央监控系统位于车间自动化系统的最上层。主要功能是通过主PLC将现场的设备状态参数和运行参数采集上来，以画面或文本方式显示，为管理人员提供现场的实时信息，并可将数据存档记录，供管理员分析生产工艺参数及确定现场故障的解决方案。 PLC =Programmable Logic Controller

7、 可编程序逻辑控制器。 监控计算机服务器通过以太网网络集线器采集数据，建立了自己的数据库。可以为ERP和MES提供基础数据，同时为企业信息化留有通讯接口。 第一章 自动化控制系统3）涂装车间信息层硬件配置 中控室内的主要设备有：一台服务器，二台工控机，一台主PLC,这些设备通过工业以太网连接。其中主PLC上安装有两块模块，一个是三菱以太网模块，用以和上层的以太网连接，一个是三菱的H网模块，用以和现场的三菱H网连接。现场有21台PLC，通过三菱H网连接。 第一章 自动化控制系统 2.2信息层软件1）软件配置 a、操作系统：Windosw2000 Server b、服务器站安装组态软件为Ifix

8、HMIPAK； 主要用于接收主PLC采集的现场数据，通过一定 的授权进行系统的开发和系统数据库的更改。 c、工程师站主要安装组态软件为Ifix iClient。 主要作用是从服务器站内读取数据库内的数据， 建立显示界面并对设备运行状态进行实时监视。 d、用于采集数据的各种驱动程序。 第一章 自动化控制系统 2）软件功能 a、数据采集 生产监控系统将通过一台主 PLC 与安装在现场设 备控制柜 PLC 进行数据交换，采集以下生产信息： 生产线与设备的工作状态 （手动、自动、半自 动、运行、停止等） 生产线与设备运行参数（温度、湿度、液位等） 生产线与设备的控制信号（启动、停止） 设备控制参数（温

9、度设定值、颜色代码等） 生产线与设备故障报警信息 其它生产情况（产量、生产周期、停机次数及时间等）第一章 自动化控制系统 b、生产监控 车间生产监控系统将提供实时车间生产信息的图形 界面。这些图形界面将动态地显示当前各条输送链和设 备的工作状态、运行参数和报警信息等。 系统监控的设备包括：滑撬输送系统、积放链系 统、前处理设备、电泳设备、喷漆系统、烘干系统、 排风空调系统等。第一章 自动化控制系统 2.3监控画面1）画面分类 用户界面可分为两大类：设备状态监控与生产信息显示。 设备状态监控图形界面将提供从每个生产区域、每 个工作站到每台设备的监控屏幕，显示设备参数，并用 颜色代表设备状态（如：

10、红色有报警，绿色运行正 常）。用户可以层层深入，以获取更详细的设备状态信息； 并可根据用户权限进行参数设定和设备启停等操作。 生产信息显示界面将提供车辆的分布等各种屏幕。 通过按钮用户可以在各个屏幕之间任意切换。第一章 自动化控制系统 2）画面介绍 根据整个涂装车间的工艺流程、工艺参数和监控要求，将画面大致分为22部分：1.涂装中控室网络布置；2.滑橇一区；3.滑橇二区；4. 滑橇三区；5.滑撬四区；6.滑橇五区; 7.前处理电泳积放链；8 .PVC积放链；9.前处理；10.电泳；11.中面涂喷漆室；12.套色烘干室；13.面涂烘干室；14.中涂烘干室；15.电泳烘干室；16.面涂机器人；17

11、.罩光机器人 18.中涂喷漆机器人；19.输调漆系统控制盘；20.纯水制备；21.超滤装置；22.RTO型热力焚烧炉（以上序号以H网各PLC站号相符） 操作说明：启动win2000后，系统自动启动IFIX，链接到以下画面。 点击进入系统图标，即进入监控状态,画面如下： 第一章 自动化控制系统 b、网络画面 第一章 自动化控制系统 c、滑橇画面 第一章 自动化控制系统 d、前处理画面 第一章 自动化控制系统 e、电泳画面 第一章 自动化控制系统 f、空调画面 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 g、报警画面 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统2.2.车间信息层车间信息层思考题1、组成车间

12、信息层硬件有哪些？2、信息层软件能实现哪些功能？3、车间信息层与企业信息化的关系？4、监控画面有什么作用？涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统3.3.控制层控制层 3.1控制层硬件1）涂装车间控制系统的结构如下图所示：控制层涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 2）控制层组成 控制层是整个控制系统的核心，在整个控制系统中起着“承上启下”的作用。它采用PLC及其网络系统接受现场发来的数据信息(数字量或模拟量输入信号)，经过其本身CPU中所存储的控制程序的运算与处理后，发出相应的指令（输出信号）对现场设备进行控制。同时，通过PLC网络使得控制层内各个PLC之间可方便地进行数据交流。 PLC系统

13、选用三菱的Q12H或Q02H系列PLC及其模块（模拟输入模块、MELSECNET H 网接口模块、Profibus-DP现场总线接口模块、10M以太网接口模块）和人机界面。 网络形式：Q系列PLC之间采用MELSECNET H同轴电缆网。 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 3）控制层功能a、自动/手动功能 设备控制层系统具有手动和自动两种控制方式。在手动方式下，操作员可以在现场通过监控站完成电机的启停、停止器的通断。在自动方式下，操作员可通过现场监控站或中央操作站上的功能键按工艺要求自动启动设备。系统正常运行时为自动控制状态。 b、故障报警功能 电控系统具有对故障检测和故障状态的声光报警

14、及消除声光报警功能。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 c、数据交换功能 将实时数据发送至主控网，供监控站使用，并从主控网获得下发的控制信息。在控制网络中使用网络数据更新方式，方便，不需编程，只要进行系统配置即可，本系统将大量使用这种通讯方式。d、电控系统与工艺设备的接口或预留接口 设备控制层系统具有分别具备或留有PROFIBUSDP 、工业以太网接口。对于不具有以太网和PROFIBUS接口的第三方设备可通过工控计算机的RS232/485口接入。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 4）PLC介绍a、概述 在自动化控制领域中，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产30

15、0多品种PLC产品。 PLC =Programmable Logic Controller 可编程序逻辑控制器。 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。这些功能通过PLC来实现的。 PLC具有通用性强、使用方便、适用面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。特别适合工业自动化控制领域。 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 b、PLC定义 可编程序逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等

16、操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC自1968年诞生以来，发展很快。它在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，逐渐进入过程控制领域。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 c、PLC构成 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体，一般用于点数比较少的小型机。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架等

17、，这些模块可以按照一定规则组合配置，一般用于点数比较多的小型机。 PLC系统的其他设备还有：编程设备（编程器、计算机等）、人机界面（触摸屏、计算机等）、输入输出设备（条码阅读器、打印机等）。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 5）涂装车间PLC介绍a、外形 在涂装车间自动化控制系统中，选用三菱Q系列PLC作为控制设备。 如下图：涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 b、概述 整个涂装车间控制系统中采用22个PLC：1. 中控室主PLC ；2.滑橇一区；3.滑橇二区；4. 滑橇三区；5.滑撬四区；6.滑橇五区; 7.前处理电泳积放链；8 .PVC积放链；9.前处理；10.电泳；11.中面涂

18、喷漆室；12.套色烘干室；13.面涂烘干室；14.中涂烘干室；15.电泳烘干室；16.面涂机器人；17.罩光机器人 18.中涂喷漆机器人；19.输调漆系统控制盘；20.纯水制备；21.超滤装置；22.RTO型热力焚烧炉. 各PLC控制相对独立，某一个PLC故障不会影响其他PLC正常工作；同时各PLC间有信号连锁，保证控制的可靠性。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 3.2控制层软件1）软件介绍 软件主要包括：PLC编程软件、智能模块编程软件、人机界面编程软件、应用软件（乙方编制的控制程序、数据传输程序等）。 GX Developer是程序开发的主要软件，它是具有下列功能的软件包： a.利用

19、Windows的优越性，使操作性飞跃上升 能够将Excel,Word等作成的说明数据进 行复制，粘贴，并有效利用。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 b、程序的标准化 把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。c. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 (1) 经由串行通讯口 (2) 经由USB (3) 经由网络编程涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 d. 丰富的调试功能(1)由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的 进行调试作业。 (a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没

20、有必要制作条使用的顺序程序。(2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。(3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 2）控制层人机界面 a.监视信息 用户进行场景切换，监视信息以文字和图形颜色 显示： 提供相关输送设备、存储设备的运行状态,传感器 和执行器的状态，反映正常、故障和报警信息等。 提供网络节点状态信息显示。 实时动态显示生产线的状态。 b.人工介入控制操作 设置一些选择开关、选

21、择条件和启动/停止按钮， 如系统运行方式选择开关等。 在手动操作方式下，人工单条下发指令。 在运行故障后，能手工复位运行程序，使系统恢复 正常运行。 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 c.画面内容 显示工艺流程涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 显示设备状态 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 显示报警信息 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 进行报警分析 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 d.画面说明 MITSUBISHI-GOT975用可视化界面将PLC运行的参 数通过图形方式显示，使用简单、性能好。其目的是 为操作者快速清晰地显示现场过程数据信息状态， 并且是以一

22、种可容易理解的图形形式完成监视工业 控制过程。利用好 GOT975可以大大提高生产线的维 护管理工作。 开机主画面为滑橇电控系统主菜单，在该菜单中按 相应按钮可分进入到系统概述、故障报警、故障分析、 工艺流程各分画面。主画面上还显示时间和日期。在 各分画面中可根据按钮提示返回主画面或者切换到各 画面。 各画面中绿色表示所监控的设备正常；红色表示 现场设备或电控系统不正常；黄色表示手动；蓝色表 示准备就绪。 当发生故障报警时，故障一览画面上弹出报警信 息（红色），处理过故障后，按柜体上的复位键进行 确认，解除报警（白色）。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统3.3.控制层控制层思考题1、组成车

23、间控制层硬件有哪些？2、控制层软件能实现哪些功能？3、控制层在自动化控制系统中的地位？4、监控画面与控制层人机界面有什么不同？涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统4.4.设备层设备层 4.1设备层硬件1）涂装车间设备层的结构如下图所示：PROFIBUS分布式I/O设备层程序在控制层PLC中执行涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 2）设备层组成 设备层在整个控制系统的金字塔形结构中处于底层，是整个控制系统的关键环节，主要包括现场操作站、现场设备检测单元（接近开关、光电开关等）、现场其它输入设备、现场执行机构（如电动机、电磁阀等）等，直接或通过现场总线与控制层中的PLC相联系，将输入信号发送

24、给PLC，将PLC输出指令发送到现场设备。 主要硬件配置：现场总线模块（防护等级IP67）与端子式总线模块（防护等级IP20）及总线电缆、接近开关、光电开关等。 网络形式：网络形式：现场总线Profibus-DP（PLC与现场总线模块之间）、直接点对点联接（PLC 与现场设备之间） 涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 3）设备层功能a、电机保护功能 对每台电机都提供过流、过热、缺相和短路保护功能。b、紧急断电功能 电控系统提供紧急断电功能，在主要设备附近设置紧急按钮，以备在意外情况下能迅速切断整个控制电源。c、变频控制功能 需调节转速的电机均采用变频器进行控制。实现对变频调速电机起停控制，也可通过控制程序调节变频器的频率。d、基本输入输出功能 将输入信号（按钮、开关等）发送给PLC，将PLC输出指令发送到现场设备（电机电、磁阀、指示灯等）。涂装技术培训教材第一章 自动化控制系统 4）设备设计规范a、电机控制 功率小于等于7.5kW的电机采用直接启动方式。功率大于7.5kW的电机采用软启动器控制方式。需调节转速的电机均采用变频器控制方式，并在现场设有增、降频微调和转速显示装置，可对设定频率进行调整。b、控制柜体、箱体布局 主站控制柜、电机分站控制柜为对开门结构，柜体尺寸 (高宽厚) 为：2000