西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8型号介绍

西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8型号介绍

1 原控制系统的不足
我厂2号机立窑和粘土烘干机分别于1992年、1993年选用了LFEF型玻纤袋除尘器。该除尘器采用了分室反吹、定时定阻清灰、温度检测显示等技术,可不停机分室换袋,除尘效果明显,是较理想的除尘设备。除尘器控制系统应用Z—80单板机进行控制。经过一段时间使用后,发现该控制系统存在以下不适应我厂运行条件和环境的问题。
(1)系统中的转换开关、中间继电器过多(转换开关7个、中间继电器达20～30个)。由于触点开关受运行环境影响大,因而故障率高,据统计两台除尘器因控制系统故障停机占整个除尘器停机时间的2/3左右。
(2)系统设计中程序控制可调性差,停电后记忆功能易消失,送电后,需重新修改参数值,给岗位操作工带来不便。
鉴于上述原因,1994年在对3号机立窑、矿渣烘干机采用LFEF型玻纤袋除尘器进行除尘改造的同时,在该除尘器控制系统应用了日本立石(OMRON)公司生产的可编程序控制器(即PC)代替原设计中的单板机。经过近三年的使用,取得了满意效果。
2 PC机控制系统设计
2.1 控制过程分析
除尘器的控制,是一种延时控制过程。PC机上电10s,卸灰螺旋输送机开;5s后卸灰阀动作开始卸灰,每室卸灰时间为5s,室间卸灰间隔2min,*后一室卸灰后20s,卸灰螺旋输送机停。10s后,反吹风机开;5s后清灰阀动作开始清灰,每室清灰时间为5s,室间清灰间隔为3min,*后一室清灰后10s,反吹风机停,除尘器一个工作周期结束。20min后第二个工作周期开始。当废气温度超过上限,为防止烧毁滤袋,冷风阀打开;当废气温度低于下限,为防止糊袋,PC机发出音响报警信号,通过调节烘干燃烧室加煤量或减少被烘物料下料量来提高废气温度;当废气温度恢复正常后,冷风阀自动关闭,燃烧室加煤量或被烘物料下料量即可恢复正常。
2.2 系统功能设计
现以矿渣烘干机用8室袋除尘器为例说明。为满足生产要求,设计了手动/自动控制方式。当开关K1处在“手动”位置,可在控制屏中用手动完成除尘器清卸灰动作;当K1处在“自动”位置,系统进入自动工作状态。选用C28P—CRD—A+C16P—DR—A型PC机即可满足系统功能要求。系统中有4个输入信号,23个输出信号,内部信号采用TIM计时器和CNT计数器。

2.3 程序设计
程序设计采用梯形图语言。该设计共分三个部分:一是机器系统及检测报警系统;二是卸灰控制部分;三是清灰控制部分。为适应生产工况变化,设计中为所有参数可随时调整并有记忆功能。
为提高系统可靠性,对反吹风机、冷风阀等控制输出,增加了阻容保护回路。电气控制原理见附图。
3 控制系统调试
本系统先采用模拟调试,即模拟各种输入信号并对所有输出信号进行测试,看其是否符合控制过程要求,用以考察PC机的控制程序的完整性和可靠性。然后,再现场进行空载联动试车,*后进行带负荷联动试车。

     近年来，如何提高生产效率并有效降低残次品的发生，是各OEM厂商和部分零部件制造商亟待解决的问题。在这方面，以技术见长的日产汽车公司已经有了一系列尝试并取得了良好的效果。

      众所周知，整车制作的*后一道工艺是总装，有成千上万个零件在这个工艺过程中被安装在油漆好的车身上，所以从零部件入库，到根据生产计划发料，到搬运到各条分装线的集配区，到物流工人进行集配，到配料箱输送，到主线边进行安装，每一种零部件都要周转好几次，再加上车型不一、配置不同等因素的影响，基本上每一个OEM厂商的总装车间都要对几万种零部件进行管理，并且要对每一个环节进行控制。这样一个物流系统想要组织管理好难度相当大，如果没有现代化的辅助工具，就很容易出现差错。

      针对以上情况，现在的大多数OEM厂商采用了以下方案：利用MES系统对生产计划进行分析处理，然后通过分布在各个工位的打印机将本工位相对应的工作任务打印出来，操作人员就根据这些打印内容来决定自己的工作（如图1所示）。

图1  大多数OEM厂商采用MES系统对生产计划进行分析处理

       这种方法固然是一个很不错的解决方案，但是仍然存在很多有待改进的地方，尤其是在现代化的汽车制造工厂里，生产速度非常快（如广州丰田，目前生产每辆车耗时84s），有些问题就尤其突出：第一，人在读取有关信息的时候是会犯错误的；第二，取打印纸是需要时间的；第三，在一个大型的制造车间里，这样每天都要浪费大量的纸张。

IPMS系统作为MES系统的一个补充和改进，弥补了上述缺点。

IPMS系统构成

以下以东风汽车（乘用车）广州有限公司总装车间的IPMS系统应用为例介绍其结构与功能。

       IPMS系统主要由三部分组成：上位计算机系统、PLC工作站和现场带拨杆的指示灯。该系统的工作原理如下：上位计算机系统负责接收来自MES系统传来的生产计划，并根据操作人员事先设定好的参数，数据库对生产计划进行分析和分解，然后把有关信息和结果下传到PLC工作站；PLC工作站接收到上位计算机系统传来的信息之后，就把这些信息转换成指示灯状态和触摸屏上的信息，现场操作人员只需观察料架上指示灯的明灭状态就可以知道下一步应该取什么物料，以及应该取用多少。操作人员取料完毕后，需要拨动相应料格上的拨杆，以告诉该系统本步工作已经完成，系统就会自动修改指示灯的状态，待一个循环全部完成之后，系统返回一个完成信号，并开始下一轮新的循环。整个系统结构如图2所示，各部分的作用与功能为：

图2  采用IPMS系统是对MES系统的补充和改进

1、 IPMS服务器：负责从上位MES系统接收生产计划，并根据事先设定好的参数数据库进行分析，如本计划需要哪些物料，这些物料的指示工作由哪些PLC工作站负责等；

2、IPMS从站：主要用来接收IPMS服务器的分析，并把这些结果下传到相应的PLC工作站；之所以需要这些从站，主要是考虑到信息传递的实时性。如果所有的PLC从站（有时候可能会达到100台）都由一台计算机控制的话，很有可能发生信息传递不及时等故障；

3、PC终端：用来对IPMS服务器进行参数设定，要想让IPMS服务器了解上位MES系统传来的生产计划文件中的各个数据的含义，就必须使用PC终端对IPMS服务器进行参数设定；

4、PLC工作站：接收IPMS从站传来的数据，根据这些数据来控制料架上各个指示灯的明灭状态，并收集现场操作人员的有关操作信息，从而实时修改各指示灯的状态；

5、触摸屏：显示生产过程中的有关信息，比如生产序号、本次操作共需集配多少零件、已经集配完毕多少零件等；

6、指示灯（取出指示）：此类指示灯安装在料架的正面（朝向车间内部集配人员），每个料格上各安装一个以对应一种零件。在一个操作循环中，集配人员只需要观察这些指示灯的状态，取出指示灯亮着的料格里面的零件即可，取料完毕后拨动灯上的拨杆（如图3所示）；

图3  取出指示灯工作状态

7、指示灯（投料指示）：此类指示灯安装在料架的背面（朝向车间外仓库物流的来向），当一批物料由输送车送来之后，操作人员使用接在PLC上的条码扫描物料包装上的条形码，这时放置该物料的料格上的指示灯就会点亮，操作人员根据指示灯的状态把仓库送来的物料放入料架中去；

8、指示灯（料车位置指示）：物料从料架上取出之后，有时候放置在集配盒中直接由输送链送到装配线旁边即可，有时候则需要好几个集配盒同时进行集配；而这些集配盒所集配的零件又各不相同，这时候就需要把这些集配盒放置在一辆料车里。集配时料车放置在一个固定的架子旁，架子上也安装有指示灯，这些指示灯和料架上的指示灯协同工作，所有盒子逐个分批同时指示，从而正确完成集配工作。

IPMS系统功能

IPMS系统主要具有以下功能：

1、取料指示：如前所述，当集配人员取料时，料架上的指示灯就会根据当前实际需要点亮或者熄灭，以告诉操作人员哪些是需要选取的，以及需要多少；

2、投料指示：当物流人员从仓库领取物料送达集配区以后，领料员只需使用料架上配备的条形码阅读器扫描物料容器上预先贴好的条形码，系统将自动将该物料所在料格上的指示灯点亮，领料员根据亮灯的位置进行投料；

3、在库管理：自动计算物料的进出库数量，当某一种物料的在库数量低于并事先设定的数值的时候，系统会以声音和文本的形式进行报警；

4、扭矩管理：系统支持阿特拉斯等扭紧机，并可以对这些设备的工作情况进行实时监控，当扭矩过大或者不足时，系统可以自动报警；

5、同步功能：当整个总装车间的各个分装线需要进行协同工作的时候，系统可以同时监视各分装线的生产进程，当某条线出现滞后现象时，可以声光和文本报警。

结语

       以上大概介绍了IPMS系统在东风汽车（乘用车）广州有限公司总装车间的应用情况，目前，该项目还在该厂持续开展，并已经取得了良好的效果。需要指出的是，本文着重介绍了一种思路，而并非一种唯一的解决方案，大家完全可以在这种思路的启发下根据自己不同的需要来订制*适合自己实际情况的系统。比如，操作人员集配完毕后需要将完成信息输入PLC工作站，在本例中使用的方法是拨杆，其实也可以使用诸如F3W系列的光电开关。