基于西门子PLC产品和现场总线技术在车辆油漆喷涂生产线中的应用

1、引言

现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、石油化工、电力、楼宇自控等各个领域。其中profibus-dp是一种开放式、国际化、不依赖于设备厂商的现场总线标准，是一种高速低成本通信，近年来发展很快。本文介绍将plc、工业组态软件和profibus-dp现场总线应用于车辆油漆喷涂生产线，此生产线大大降低了投资费用，使设计、安装、调试、维护的工作量显著减少。

2、生产现场介绍

该车辆油漆喷涂生产线有两条独立的生产线，生产线由预热室，底漆喷涂室，底漆双工位烘干室，面漆喷涂室，面漆双工位烘干室和标记涂打工位组成。喷漆室由室体，供风，排风系统，漆雾处理系统，空气净化系统，可燃气体检测报警系统，三维工作台，消防报警和自动灭火系统及电控系统组成。烘干室由室体，加热和热风循环系统，过滤装置，废气处理系统，可燃气体检测报警系统及电控系统组成。涂装线设有总控制室，配置主控台，分控柜和配电柜，整条线的所有设备采用profibus-dp总线通过通讯接口将设备联成网络，通过工控机可在总控室远程监控每一台设备。该生产线的工艺流程为：预热，喷涂底漆，流平，底漆烘干，面漆喷涂，流平，面漆烘干，找补，涂打标记。

3、电控系统的基本组成

本系统采用一台研华工控机，两台西门子触摸屏tp177a，两台西门子s7-300系列plc，组成profibus-dp网络。

应用触摸屏的目的是为了启停送风机，排风机，燃烧机等设备，监控各设备是否正常工作，实现故障报警的功能，同时应用触摸屏可以减少接线，便于维护。触摸屏使用simatic wincc flexible 2008进行组态，simatic wincc flexible 2008是siemens公司工业全集成自动化的子产品，是一款面向机器的自动化概念的hmi 软件。wincc flexible用于组态用户界面，以此来实现操作和监视机器与设备。wincc flexible与wincc十分类似，都是组态软件，而前者基于触摸屏，后者基于工控机。

simatics7-300 plc具有运算速度快、功能强、通用性好、集成度高等特点，完全可以满足此系统控制和工艺要求。plc的配置为cpu315-2dp一块，ps307 5a电源一块，开关量输入模块模块（32点）5块，开关量输出模块模块（32点）3块，共计256点，两条线共计512点。在研华工控机的pci插槽加装了一块cp5611卡，用以实现pc与simatic s7之间的profibus通讯连接。工控机的监控组态软件选用力控force control 6.1。力控forcecontrolv6.1监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势设计开发的高端产品，它具有报表打印、报警纪录、趋势曲线等多种功能，与力控早期产品相比，力控6.1产品在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面有显著提高。

4、系统组态设计

step 7是用于对simatic可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准软件包。它是simatic工业软件的一部分。它可以设置和管理项目，为硬件和通讯组态并分配参数，管理符号，创建程序，将程序下载到可编程控制器，测试自动化系统，诊断设备故障等［5］［6］。此系统采用最新版本simatic manager step7 v5.4。根据设计要求利用此软件进行的硬件组态如图1所示。

图1 硬件组态

网络组态为profibus-dp网络，将上位机及下位机分别设置各自不同的网络地址，联接成网络，网络组态如图2所示。

图2 网络组态

根据工艺要求，编写用户程序。用户程序由组织块ob，功能块fb，fc，数据块db组成。然后用simatic wincc flexible 2008组态触摸屏，首先是设置变量，实现与s7-300的连接，接着制作监控画面，将变量与每个对象连接，组态完成后下载到触摸屏。

对于工控机的力控组态与触摸屏组态基本相同，工控机要同时监控两条生产线的状态。要先定义i/o设置，然后定义数据库变量。最后是制作监控画面，并将变量与每个对象连接，相当于画面中各个对象与现场设备相连。画面上表示出当前设备运行情况，如启停、运行、故障报警等信息并以不同颜色、动画等表示。图3所示是监控画面，画面形象直观为追查事故原因，提供可靠的信息。

图3 监控画面

5、结束语

该车辆油漆喷涂生产线已在辽宁省某车辆厂建成运行近半年时间，此生产线大大降低了操作，维护人员的劳动强度，很大的提高了系统的稳定性。