某汽车生产线电气方案ppt课件.ppt

1、项目概述,项 目 名 称,吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目,招 标 号,N B C X 0 1 3,招 标 单 位,宁波远景汽车零部件有限公司,项目概述,生产纲领,主要生产EC718、EC718-RV及在其车型 下的CVT(自动挡）车型,生产开动率,生产效率约为85%,生产方式,该生产线为17个工位的台车或16个工位的往复 小车输送线，工位节距为5800mm，生产节拍为 1400秒/辆。,车身组装线的概念,侧围生产线概念 (Body Side Line),4-1,4-2,地板生产线概念(Under Body Line),4-3,车身主焊线概念 (Main Body Line),4-4,电气自动

2、化控制方案,电气自动化控制方案,4-4,一、 项目描述 该控制系统用于吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目的车身焊接夹具项目 ，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）、现场安全设备（安全继电器，安全隔离光栅等），通过PLC控制，采用工业以太网总线通讯，接收输入信号至PLC，将PLC输出指令发送到现场设备。 二、 投标范围 我公司将完成吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目如下电气部分的整体设计、图纸及说明书制作、PLC程序编制、HMI组态、现场安装调试及设备正常运行后的培训。 1.吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目侧围焊装生产线自动控

3、制系统； 2.吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目底板焊装生产线自动控制系统； 3.吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目主线焊装生产线自动控制系统（3套） 三、 总体方案 在经过详细阅读并充分理解吉利集团“帝豪”汽车技术改造项目车身焊接线电气部分的技术要求后，做出如下的技术方案： 系统电气系统（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及和上位系统之间采用以太网通讯，设备层采用profi-bus通讯。 3 HMI采用siemens的12寸TFT触摸屏。 4 变频器采用siemens的添

4、加变频器的型号 系列。,4-4-1. 电气控制图概念,3.1 电控系统分五套：侧围一套，底板一套，主焊线MB010、MB020一套,BM030MB050一套和MB060MB011 一套，独立性好便于整条线的管理和维护，能有效地降低整线的故障停机率。电控系统由主站(图3-1) (图3-2)和远程I/O站点(图3-3)，分线盒(图3-4), HMI (图3-5),操作盒(图3-6) 组成。,图3-1控制柜示例,图3-2 主控制柜内元器件示例,PLC等核心模块,开关电源,隔离变压器,电源缓冲器,远程I/O站点采用 系列接口模块,图3-3 远程I/O站柜内示例,图3-4 工位远程I/O柜示例,图3-5

5、 HMI,图3-6 工位操作盒示例,图3-8 现场I/O信号采用压线帽连接,图3-9 现场分线盒示意图,侧围焊装线电控系统 主要采用SIEMENS系列控制产品，包括 1 S7-300系列的315-2DP/PN。 2Profi-bus现场总线。 3SIEMENS 12寸的彩色人机界面。 4 这里 加变频器型号 系列交流变频器。 主要电气控制部分包括： a.工位的夹具的逻辑控制。如：各个夹头的夹紧打开顺序，工件，往复线，操作工人之间逻辑关系安全保护。 b.往复线的逻辑控制。当所有工位都满足往复的条件时，往复线升起。升起到位后，机械抱紧装置开始打开，机械抱紧装置打开完成后，往复电机抱闸打开并以较低速

6、度启动前进运行，在一段较慢加速过程后达到高速并以高速运行前进，快接近停止位置的时候碰到减速限位开关，往复线由高速变为低速运行，碰到停止开关后，变频器停止输出，机械定位抱紧装置抱紧，往复电机抱闸抱紧，往复开始下降。下降到位后，机械抱紧装置和往复电机抱闸打开，往复线以较低速启动，缓慢加速到高速并以高速后退，碰到后退减速开关后开始减速以低速运行，碰到停止开关后，变频器停止输出，机械定位抱紧装置开始抱紧，机械定位抱紧装置抱紧后往复电机抱闸抱紧，各个工位开始工作。流程示例见下图3-10：,图（3-10）侧围线往复线流程示例,底板焊装线电控系统 主要采用AB系列控制产品，包括 1 SIEMENS系列的31

7、9-2DP/PN-F。 2 Profi-bus现场总线。 3SIEMENS 12寸彩色人机界面。 4这里添加变频器型号系列交流变频器。 主要电气控制部分包括： a.各个工位的夹具的逻辑控制。如：各个夹头的夹紧打开顺序，和工件之间的逻辑关系安全保护，和往复线之间的逻辑关系及安全保护，和操作工人之间安全保护。 b.往复线的逻辑控制。当所有工位都满足往复的条件时，往复线升起。升起到位后，机械抱紧装置开始打开，机械抱紧装置打开完成后，往复电机抱闸打开并以较低速度启动前进运行，在一段较慢加速过程后达到高速并以高速运行前进，快接近停止位置的时候碰到减速限位开关，往复线由高速变为低速运行，碰到停止开关后，变

8、频器停止输出，机械定位抱紧装置抱紧，往复电机抱闸抱紧，往复开始下降。下降到位后，机械抱紧装置和往复电机抱闸打开，往复线以较低速启动，缓慢加速到高速并以高速后退，碰到后退减速开关后开始减速以低速运行，碰到停止开关后，变频器停止输出，机械定位抱紧装置开始抱紧，机械定位抱紧装置抱紧后往复电机抱闸抱紧，各个工位开始工作。流程示例见下图：,底板往复流程示例,c.往复输送。采用PLC和变频器控制，电机驱动，扁平电缆接线（见图），实现自动控制，可以慢速启动，快速行走，慢速停止，并能保证输送安全稳定的运行。设有上升和下降限位开关保护，一旦触发上下限开关，变频器停止输出，电机抱闸抱紧，发出声光报警。,底板空中输

9、送吊具流程示例,d.车型的选择和切换。由人工在工控机上按所需生产的车型进行选择,车型选择确认后，PLC自动调用相对应的程序对每个工位的夹具按所需的车型进行切换，并对所切换的结果进行检测，在各个工位上用指示灯显示当前的车型。当检测到尚有工位没有完成切换时，不允许生产线进行运行。 e.车型的判断和保护。用一组用于车种判别和纠错传感器，当检测到所放的工件与当今车型不符时，发出声光报警并在HMI上显示报警信息，停止工作。,主焊线电控系统 主要采用AB系列控制产品，包括 1 SIEMENS S7-300系列的319-2DP/PN-F。 2Profi-bus现场总线。 3SIEMENS 12寸的彩色人机界

10、面。 4加变频器型号系列交流变频器。 主要电气控制部分包括： a.各个工位的夹具的逻辑控制。如：各个夹头的夹紧打开顺序，和工件之间的逻辑关系安全保护，和往复线之间的逻辑关系及安全保护，和操作工人之间安全保护。 b.往复线的逻辑控制。当所有工位都满足往复的条件时，往复线升起。升起到位后，机械抱紧装置开始打开，机械抱紧装置打开完成后，往复电机抱闸打开并以较低速度启动前进运行，在一段较慢加速过程后达到高速并以高速运行前进，快接近停止位置的时候碰到减速限位开关，往复线由高速变为低速运行，碰到停止开关后，变频器停止输出，机械定位抱紧装置抱紧，往复电机抱闸抱紧，往复开始下降。下降到位后，机械抱紧装置和往复

11、电机抱闸打开，往复线以较低速启动，缓慢加速到高速并以高速后退，碰到后退减速开关后开始减速以低速运行，碰到停止开关后，变频器停止输出，机械定位抱紧装置开始抱紧，机械定位抱紧装置抱紧后往复电机抱闸抱紧，各个工位开始工作。流程示例见下图：,主线往复流程示例,c.往复输送。采用PLC和变频器控制，电机驱动，扁平电缆接线（见图），实现自动控制，可以慢速启动，快速行走，慢速停止，并能保证输送安全稳定的运行。设有上升和下降限位开关保护，一旦触发上下限开关，变频器停止输出，电机抱闸抱紧，发出声光报警。,主线空中输送吊具流程示例,d.车型的选择和切换。由人工在工控机上按所需生产的车型进行选择,车型选择确认后，P

12、LC自动调用相对应的程序对每个工位的夹具按所需的车型进行切换，并对所切换的结果进行检测，在各个工位上用指示灯显示当前的车型。当检测到尚有工位没有完成切换时，不允许生产线进行运行。 e.车型的判断和保护。用一组用于车种判别和纠错传感器，当检测到所放的工件与当今车型不符时，发出声光报警并在HMI上显示报警信息，停止工作。,工位当前车型指示,图片换掉,网络方案描述 1.本线5个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间信号及PLC和工控机间信号交换采用以太网交换。 S7-300系列的315-2DP/PN-F 配备

13、以太网接口模块添加型号, S7-300的319-2DP/PN-F自身带有以太网模块； 3.设备层现场网络采用PROFI-BUS，网络采集如气缸磁性开关，工件检测，减速及到位信号，按钮和指示灯，光电开关等；,3.3 通用 1传感器（接近开关, 光电开关等）信号的采集以及执行机构的控制根据其所在的位置分配给对应的远程I/O站点，再通过Profi-bus总线和主控制器相连。 2所有传感器和电磁阀接线问题将遵循就近的原则，就近接入当前所属的分线盒，再由分线盒和主电气柜连接。这将大大简化更换故障接点所需时间。 3整个系统允许手/自动切换，以便于各工位在必要时能独立工作。 4在HMI人机界面上可以模拟显示

14、工艺的流程实况，以便操作者监控，原则上每个I/O信号当前状态将采用表格形式列出，并以不同颜色区分。一旦有故障接点，系统将持续报警，HMI上将在当前画面显示故障点，以便工作人员查找。 5所有线缆及设备具备抗强电磁干扰功能，以防作业现场的大电流电磁干扰对电气设备及电缆的干扰而导致设备的不正常运行。,四、 系统设计 4.1 硬件设计 4.1.1 对配电系统的设计 主电源：三相380V10% 50HZ2HZ（三相五线，3P+N+PE），总开关具有过电流及电磁保护功能； 辅助电压： 4.1.2 对PLC的设计 4.1.2.1PLC采用德国SIEMENS品牌PLC(图4-2)，该系统有先进可靠的硬件基础和

15、软件基础。 4.1.2.2 输入输出预留15%以上空间；以便将来系统扩展方便。,图4-2 AB PLC应用示意,替换图片,4.1.3 其它元器件的设计 4.1.3.1 系统控制主要元器件选用进口品牌的成熟型号，以保证系统的可靠性、先进性和备品备件渠道的 长期畅通性 4.1.3.2 现场传感器开关选用抗强磁干扰的产品。 4.1.3.3 线缆选用符合国标标准的国内优质线缆,例如:上海金子 4.1.4 在掉电情况下的保护 4.1.4.1系统电源具备隔离保护措施，能够适应工厂电网上的电压波动和脉冲干扰； 4.1.4.2 在电源断电或设备急停时，为了避免设备损坏或人身伤害，系统将保证设备运动执行元 件没

16、有任何运动，并具备记忆功能； 4.1.5 在电机过载情况下的保护 4.1.5.1采用过载保护装置，而且系统防止自动再次起动； 4.1.5.2 三相电机的电流过载保护器分别安装在三相线路上； 4.1.6 互锁保护： 存在前后动作逻辑关系的各应用单元间具有可靠的互锁关系，前后不产生误操作，以免产生危险；无论自动或手动方式各应用单元内部的前后动作顺序均有互锁。,图4-3 低压元件应用示意,图4-5 现场I/O信号接线示意图,图4-6 现场分线盒示意图,4.2 软件设计 4.2.1 通用 主要应用软件: RSLogix5000,RSLinx,RSNetWork,Drive Tool,RSView SE

17、,4.2.1.1控制回路的最大响应周期不大于20ms,中断量信号的分辨率小于1ms; 4.2.1.2编程语言应为梯形图，采用结构化、模块化编程，以便将来用户自己优化，更改工艺过程；,4.2.1.2编程语言应为梯形图，采用结构化、模块化编程，以便将来用户自己优化，更改工艺过程； 4.2.1.3系统具有故障检测和提示功能，并可显示各工位和系统的状态； 4.2.1.4操作方式不仅有手动和自动两种方式，可方便切换，另外还有调整钥匙旋钮，以方便试生产期间的动作调整和以后的维护方便。 4.2.2 故障机制 4.2.2.1具有各种异常状态自行诊断功能，且所有异常现象能自动提示。包括位置软、硬限位，门开关，过

18、流，欠压，马达变压器过热，控制异常，伺服异常，急停和压缩空气压力不足及冷却水压力不足等故障的自诊断、显示和报警功能； 4.2.2.2故障分类：故障分为停机类故障和非停机类故障； 4.2.2.3故障显示：主控制柜装有报警和状态指示，采用三色柱状指示， 红色代表停机类故障，黄色代表非停机类异常，均有声光报警；现场操作盒上配置状态指示灯；在人机界面、上位机显示报警信息(图4-5)； 4.2.2.4故障的进入：一旦现场出现故障信号，系统立即报警，并视其故障类型，分别响应，锁存脉冲故障； 4.2.2.5故障的退出：非停机类故障，故障信号消失，故障立即退出；停机类故障，手动排除故障后，按相应的故障复位按钮

19、，故障退出；,4.2 软件设计 4.2.1 通用 4.2.1.1 控制回路的最大响应周期不得大于20ms,中断量信号的分辨率小于1ms; 4.2.1.2 编程语言应为梯形图，采用结构化、模块化编程，以便用户自己优化，更改工艺过程； 4.2.1.3 系统具有故障检测和提示功能，并可显示各工位和系统的状态； 4.2.1.4 操作方式分为手动和自动两种方式，可方便切换。 4.2.1 故障机制 说明：我方在设计过程中将会给每一个输入/输出接点编号，并将此编号刻在铭牌上置于相应的元件上，称之为元器件号。例如：180RS3。“180”代表电气原理图的第180页， “RS”代表磁性开关，“3”代表此组开关的

20、第三个。同时在图纸上也会标注相应的解释，如180RS3MB60_R_上夹具打开位_#3_RS.一旦此开关故障，在HMI的报警页面中将用红色字体显示“MB60_R_上夹具打开位_#3_RS-180RS3”。这样通过查看HMI可以得知60工位右上夹具打开位磁性开关发生故障。同时我方在硬件接线中采用了国际上流行的快速接线法（如图4-1所示），可以快速的更换故障开关。这样故障将能被快速查出和排除。,4.2.2.6如何排除故障举例: 1.我方在设计过程中将会给每一个输入/输出接点编号，并将此编号刻在铭牌上置于相应的元件上，称之为元器件号。例如：50V1.A。“50”代表电气原理图的第50页， “V”代表

21、电磁阀，“A”代表松开位置。这样一旦发生故障电气工程师可以通过图纸得知故障点. 2.在图纸上也会标注相应的解释，如MB10_前部夹紧阀_松开_V50V1.A.一旦此开关故障，在HMI的报警页面中将跳出红色字体显示“MB10_前部夹紧阀_松开_V50V1.A”,并且一直保留在屏幕上不可以人工清除. 3.通过查看HMI可以得知10工位前部夹紧阀松开位发生故障。 4.当故障被排除后,在HMI上红色字体显示的故障将转变为绿色并保留在屏幕上,同时允许人工清除(图4-1).,出现故障,声光报警,在HMI或电气原理图上查找故障点的编号和位置说明,通过所获得信息排除故障点,快速更换或维修故障器件,图4-5 设

22、备故障报警信息明细列表,报警信息明细列表,4.3 逻辑控制PLC程序(图4-7) 4.3.1 PLC编程采用梯形图模块化编程，注释清晰全面; 4.3.2 程序分为主控程序、分部子程序、报警响应子程序、通讯子程序; 4.3.3 编程软件RSLogix5000,图4-7 梯形图程序编程界面,4.4 人机界面(图4-8) 4.4.1 全中文显示; 4.4.2 含主画面、I/O状态监控、参数设置、报警显示、平面布局图等页面; 4.4.3 分级登陆，给予不同的操作者以不同的权限; 4.4.4 编程软件RSView;,图4-8 HMI界面示例,4.6 图纸设计(图4-9,10,11) 4.6.1 包括系统

23、总图、电气接线图、电气原理图、电缆图、元件列表、变频器参数表 4.6.2 系统制图采用CAD格式,图4-9 柜内元器件布置图 (AUTOCAD2004),图4-10 操作盒按钮布置图 (AUTOCAD2004),图4-11 主控柜外形尺寸图 (AUTOCAD2004),五. 系统安装 5.1.1 线路容量 5.1.1.1 各级输配电系统设计合理，可靠，考虑三相负载均衡； 5.1.1.2 各条输配电线路考虑在系统长期连续运行负载和短期频繁启动负载； 5.1.1.3 强弱电线路分开敷，防止强电对控制线路的干扰； 5.1.2 控制柜的技术 5.1.2.1 出线方式：控制柜顶部或底部进出线；布线方式：

24、柜内采用线槽，柜外采用电缆桥架及 镀锌 金属管；防护等级：IP54； 5.1.2.2 控制柜的结构和所有内部连线符合有关标准的具体要求； 5.1.2.3 为了保持柜内温度低于各元件允许的最高温度，提供强制的通风；风扇电源为220V，50HZ，风扇有防护手指免受伤害措施，躁声满足标准要求；风扇具有可清洗的滤网； 5.1.2.4 接地：地线在柜低部适当位置。 5.1.2.5 控制柜照明： 20W，安装于顶部。 5.1.2.6 维修插座：AC220V 10A （两孔+三孔) 5.1.2.7 电控柜标识：各设备控制柜门上部显眼位置，用标牌标注电控柜名称； 5.1.2.8 低压电器元件布置：从上部往下依次为断路器、接触器、热继电器、接线端子； 5.1.2.9 操作与信号元件：安装于电控柜门上，根据功能组布置。 上部：指示灯 中部：按钮“ON” 下部：按钮“OFF” 5.1.2.10 元器件标号：柜内电线上有塑料线号，线号永久性且不易脱落，采用烙印；元器件根据 原理图进行标号；门上器件及指示灯根据其功能采用标牌标注； 5.1.2.5 控制柜照明： 20W，安装于顶部。,六. 安全 遵守中国国家安全标准的通用条款，而且执行如下原则： 6.1