CN2909342Y - 基于As－i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是基于As－i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，其中输送系统由将工件输送转挂、升降机及多个检测单元组成，控制系统由小车控制箱、上下坡或升降段及多个控制模块；基于现场总线的网络，其上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关和中控计算机，用于通过网络控制上述输送系统的传输，输出系统基于EtherNet网络，用于将滑触线上的小车控制箱及多个控制模与EtherNet上的监视计算机连接，显示各小车箱上的运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，采取分散控制、集中管理、各生产线集中控制的方案，实现对生产线的全面监控与管理。优点：经济适用、科学合理便于管理和调试、安全可靠。

Description

基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备

技术领域

本实用新型涉及的是用As-i现场总线在汽车生产过程中进行工件转挂、输送并实现自动化控制的基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备。属于输送机控制技术领域。

背景技术

在现有的汽车生产线中，输送设备是汽车生产流水线的主干。传统的PLC集中控制，控制系统精度低、操作不便；所有的数字量与模拟量I/O点均从PLC柜内接线，导线用量大、布线复杂、故障率高，给现场调试和维护带来了诸多不便，严重地影响了生产，已不适应现代化汽车企业高效率的生产要求。

自行小车输送系统，通过滑触线，主要解决移动设备的动力和信号的传输问题。最初的控制方式采用传统的PLC集中控制，通过滑触线的分段，来实现动力和控制信号的传输。控制系统精度低、操作不便；所有的数字量与模拟量I/O点均从PLC柜内接线，导线用量大、布线复杂、滑触线分段复杂，故障率高，当工艺发生改变时，硬件上改动的适应性较差，给现场调试和维护和改造带来了诸多不便，严重地影响了生产。并且由于所有的控制信号也要通过滑触线来传输，导致硬件成本较高。

为解决因要传递控制信号所导致的滑触线根数增多从而增加硬件成本的问题，利用二极管单向导电性，通过一根滑触线传递两个信号的通讯技术接着在自行小车控制系统中得到了应用。但这项技术仍然无法解决大量的控制电缆接线和滑触线七零八落的分段。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题，提出一种总线的导轨传输方案，从而将移动设备控制系统通过总线连接到地面控制系统里来。基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，在汽车生产过程中进行工件转挂、输送并实现自动化控制。用As-i现场总线将自行小车地面主控系统与空中自行小车控制箱通过滑触线将传感器等执行机构直接通过As-i和上层现场总线进行数据交换。具有制造、安装、现场调试和维护方便，故障率低、数据传输快捷，应用范围广等特点，同时也使滑触线的根数得到减少。只需要四根用于传递380VAC动力和两根用于传递Asi总线信号。

本实用新型的技术解决方案：其结构包括输送系统、控制系统和输出系统。它们通过As-i现场总线与上层PLC的连接在一起。

所述的输送系统是通过As-i现场总线与上层PLC的连接，包括吊挂运送工件的滑触线、移动工件的上下坡或升降段；即空中自行小车箱及吊具在滑触线上将移动输送转挂工件；其各个检测单元连接到As-i现场模块的输入/出端，并通过AS-I网关与中控计算机的输入/出端相接。输送系统包括用于将工件上升、下降；前进、后退；(吊具)张开、关闭，以及自行小车之间的积放控制等，通过滑触线将工件转挂输送至其他线体；

所述的控制系统包括PLC(主站)和现场控制模块(分站)，基于现场总线的网络，输送上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关，用于通过现场总线网络控制上述输送设备的传输；

所述的输出系统基于EtherNet网络，将PLC(主站)与EtherNet上的监视计算机连接，应用组态软件可以显示各生产设备的运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，调出相关的控制程序。

中控计算机通过EtherNet网络，将PLC(主站)为SIEMENS公司的CPU315-2DP(6ES7 307-1KA00-0AA0)，AS-I网关(从站)网关选用支持双主站的图形显示模块VBG-PG-K5-R4-DMD与输送系统中的各个检测进行信息转换传输。

所述的AS-I网采用的拓扑结构是线型，或者选星型或者树型。

本实用新型的优点：由于本实用新型采用了As-i现场总线将自行小车地面主控系统与空中自行小车箱通过滑触线将传感器等执行机构直接通过As-i和上层现场总线进行数据交换。与现有技术相比，具有如下特点

1、较高的性能价格比，系统综合成本大幅度减少。

2、导线、连接附件的大幅度的减少。

3、设计、安装、调试、维护费用大幅度的减少，维护和改造停工时间减少60％-80％。系统性能大幅度提高。

4、自动诊断、显示故障位置。诊断包括总线节点的通讯故障电源故障以及现场装置和连接件的断路、短路故障，使设备维护人员可以迅速发现系统的各种故障位置和状态。

5、采用数字信号通讯，有效提高了系统的测量和控制精度。

6、系统调试更加灵活方便。可以根据需要，将系统分为几个部分分别进行调试。在进行复杂故障的排除中也可以采用同样的方法。这在采用现场总线技术以前是做不到的。

7、主控制器可以获取更多的设备信息，更好的满足控制系统信息集成的要求。

8、可以大量减少导轨中电缆的数量，使系统更加便于使用和维修。

9、可靠的数据传输，快速的数据响应，强大的抗干扰能力。

10许多总线节点具有IP67的防护等级，具有防水、防尘、抗振动的特性，可以直接安装于工业设备上，大量减少了现场接线箱，使系统美观而实用。

附图说明

图1是As-i现场总线在汽车生产线中自行小车控制设备的结构示意图。

图2是本实用新型中的输送系统的结构示意图。

图3是As-i现场总线在本实用新型中的控制的流程结构示意图。

图4是自行小车控制箱内的电器元件布置图。

图5是本实用新型的控制流程框图。

图中的1是计算机、2是PLC(主站)、3是触摸屏、4是As-i网关、5是小车控制箱、6是防护等级达到IP67的As-i现场模块(VBA-4E-G2-ZA)、7是传感器、8是控制阀、a是模拟量模块(BW1412)、b是数字量输入输出模块(VAA-4EA-KF2-ZE/R)、C是中间继电器、QF1-QF4是空气开关、INV是三菱的变频器、PS是直流电源、AS-I信号线是VAZ-FK-S-YE。AA是上件区、BB是下件区。DD是滑触线d中的四根动力电源，DC是道岔。

具体实施方式

对照附图，其结构是包括输送系统、控制系统和输出系统。它们通过As-i现场总线与上层PLC的连接在一起。

所述的输送系统是通过As-i现场总线与上层PLC的连接，包括吊挂运送工件的滑触线、移动工件的上下坡或升降段；即空中自行小车箱及吊具在滑触线上将移动输送转挂工件；其各个检测单元连接到As-i现场模块的输入/出端，并通过AS-I网关与中控计算机的输入/出端相接。输送设备包括用于将工件上升、下降；前进、后退；(吊具)张开、关闭，以及自行小车之间的积放控制等，通过滑触线将工件转挂输送至其他线体；

所述的控制系统包括PLC和现场控制模块(分站)，基于现场总线的网络，输送线上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关，通过现场总线网络控制上述输送系统的传输；

所述的输出系统基于EtherNet网络，将PLC(主站)与EtherNet上的监视计算机连接，应用组态软件可以显示各生产设备的运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，调出相关的控制程序。

控制系统中的空中小车控制箱、上下坡或升降段及控制传感器的As-i模块，通过As-i网关和上层现场总线进行数据交换。

对照图1，自行小车线上的小车控制箱5、传感器7、控制阀8通过As-i网关4，以滑触线作为传输信号线(如图2)，将生产设备运行状态、参数、故障报警等信息传于PLC(主站)2与EtherNet上计算机1连接。地面系统控制柜上安装触摸屏3，通过Profibus-DP总线与控制PLC进行数据交换。在上面显示各自行小车的位置、运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，总线上的各种诊断信息，各操作盒的操作模式等内容。同时也可以对自行小车的运行速度作设定，从而改变自行小车的动作节拍。

附图2是用As-i现场总线将自行小车地面主控系统与空中自行小车控制箱通过滑触线d作为信号线，将传感器、小车控制箱5等执行机构直接通过As-i和上层现场总线进行数据交换。减少了滑触线d的根数，滑触线中只要四根用于传递380VAC动力和两根用于传递Asi总线信号的滑触线即可。

附图3是一环行滑触线及一个维修道岔，自行小车在上件区通过自行小车上工件，通过滑触线输送至下件区下件，空吊具返回。传统的滑触地面主控制箱与小车箱传输信号是以滑触线为信号线进行硬件传输信息；现以As-i总线传输地面主控系统与空中小车箱的信息。在滑触线道岔分段处以As-i网关4为连接，将整个线体连成一条线。小车控制箱上的检测开关、滑触线上的检测开关、道岔处直道、弯道、出道岔检测开关连接到As-i模块6上，通过两根用于传递Asi总线信号的滑触线，将As-i网关(从站)直接与地面PLC(主站)连接。

在自行小车控制箱中使用As-i总线模块后，控制箱内的硬件所占空间也得到了缩小，节省了自行小车的空间，减轻了自行小车的重量。

附图4是自行小车控制箱内的电器元件布置图，其中a为模拟量模块(BW1412)主要是控制自行小车的行走速度，通过改变不同的输出电压，从而调整自行小车行走变频器的输出频率；b为数字量输入输出模块(VAA-4EA-KF2-ZE/R)。经过合理布置，控制箱的尺寸比使用小型PLC控制的小车控制箱的外形尺寸要小上一半的大小。

附图5是本实用新型的控制流程框图。使用了SIEMENS STEP7V5.3软件进行组态和编程。利用SFC14、15将地址映射到PLC内部储存器中。

工作时自行小车在上件区从其他线体上将工件通过自行小车上件，通过滑触线至下件区下件，空吊具返回。

计算机、PLC通过各个As-i模块(从站)与输送系统中的各个检测单元进行信息转换传输。现场的检测开关分布非常分散，而这些检测点的信息需要输入到位于控制柜中的PLC，每个分布于现场的各个As-i模块即一个NODE，它们的连接即形成AS-Interface网络。为了使AS-Interface网络连接到上层总线系统并进行数据交换，需要AS-Interface主控机，通常被称为网关。所用网关是P+F公司和罗克韦尔公司共同开发的，它完全可以看作是上层总线的从站，或者说是通过AS-I电缆连接的带124个输入点和124个输出点的总线的I/O卡。

图1中的AS-I网采用的拓扑结构是线型，实际上AS-I网还可以选星型或者树型。每个AS-I网关可以连接最多31个AS-I节点或248个分散元件，网关与节点间的传送速率约为167Kbits/s。

AS-I网只有一个主控机数据报文格式和一个子站响应格式：主控机报文总是14位并包括10个用户位。子站响应总是7个位并包括4个用户位。主控机依次查询每个子站。每个子站通过唯一的地址被确认。

Claims (4)

1、基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，其特征是包括输送系统、控制系统和输出系统，它们通过As-i现场总线与上层PLC的连接在一起。

2、根据权利要求1所述的基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，其特征是输送系统通过As-i现场总线与上层PLC的连接，包括吊挂运送工件的滑触线、移动工件的上下坡或升降段；即空中自行小车箱及吊具在滑触线上将移动输送转挂工件；其各个检测单元连接到As-i现场模块的输入/出端，并通过AS-I网关与中控计算机的输入/出端相接。

3、根据权利要求1所述的基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，其特征是控制系统包括PLC主站和As-i现场模块，基于现场总线的网络，输送线上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、光电开关、行程开关。

4、根据权利要求1所述的基于As-i现场总线的汽车生产线自行小车控制设备，其特征是输出系统基于EtherNet网络，滑触线上的小车控制箱及As-i网关与EtherNet上的监视计算机连接。

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