研华工控机在客车整车喷烤漆房的应用

摘  要：介绍了PLC和研华工控机在烤漆房的使用，以及PLC的联锁控制及上位机监控的程序设计。 
关键字： PLC，烤漆房，工控机
1、烤漆房的控制系统控制要求
　　客车整车喷烤漆房由实体、送排风系统、控制系统、净化系统、照明系统、安全消防系统、电动升降平台、进出车辆大门、加热系统等组成。进气净化采用不少于两级的织物过滤，过滤精度大于10um，室内设压力传感器1个，采用美国进口产品，电路芯片采用菲利浦产品。具体控制要求如下：
　　（1）二条烤漆房配置二套控制柜和一个工控机监控系统。该套系统必须封闭在操作室内。
　　（2）每条生产线电控系统均采用PLC做控制中心，全线实行联锁控制，即：循环，排风系统不能正常工作时，自动关闭加热系统，以及工作状态选择等功能。常规操作和选择在控制柜和现场操作台完成。
　　（3）控制系统具备延时功能，即：先行启动循环，排风系统后，延时启动加热系统，关闭时相反。
　　（4）各主控制回路均设有过载，短路，失压等保护系统，确保系统安全运行。并具有安全保护功能，当燃油加热系统出现故障时，自动关闭加热系统及全线设备。
　　（5）室内温度采用数字显示，< 套热电偶控制温度，通过数显控制仪表调节燃烧工作状态，达到自动控温。
　　（6）PLC及工控机主要功能。设备各单元的启动，停止，运行，故障及工作选择状态，均由PLC采集，按照工艺通过输出单元控制并作声光报警。工控机通过PLC接口进行数据传送完成工艺流程动态显示各设备的运行或故障监控，PLC 程序编制，参数设备及报表打印功能。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制，并在柜体面板上采用组合信号灯观察各设备的工作状态。
　　（7）电器控制柜采用组合式及密封型结构，柜内设立排风及照明装置。
　　（8）现场导线的敷设采用桥梁，电线管和绕管联合布置，防暴场所均选用防暴电路，动力导线选用GG 系统四芯电缆，控制线选用HGGI 及HGGI9 屏蔽电缆。动力线路和控制线路敷设时用隔板分开。
　　（9）电动升降操作台
　　在喷漆室内轨道两侧设置升降工作台，通过平台立柱上的防爆按钮控制操作台的升降。
2、烤漆房的控制系统总体结构及通讯参数配置
　　2.1总体结构
　　电气系统设计主要是根招工艺及设备的要求，分析目前国内外涂装线电控系统现状，结合当今工业控制系统发展趋势，本着高质快速、柔性化和低成本的要求，采用以计算机为主的集散型控制系统（DCS）电气控制方案。利用计算机对生产过程进行集中监往、操作、管理和分散控制，有效地克服了以前油漆涂装线电控系统由于采用大量分散的仪表控制的缺陷。上位机工控机采用1台研华工控机IPC—610PIII;1G 256M 40G硬盘，组态软件采用KINGVIEW6.02，PLC采用二台三菱FX2N—128+16EX，温控仪采用富士PXW9，实现对燃烧器大小火及上限停火。如图1。系统具有很高的可靠性和冗余性。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制。

　　2.2系统连接与FX2_485协议通讯参数配置
　　本协议支持与三菱FX2_485及其兼容的FX2系列PLC之间以485方式进行通讯，本协议可以采用串行通讯，使用您计算机中的串行口。支持上位机通过组态软件与三菱的通讯模块
　　232ADP、485BD 、485ADP之间的通讯。PLC通讯参数可以通过编程器设置，将D8120设置为：E080，具体表示的通讯参数如下：
　　协议：LINK数据：7校验：无停止：1传输速率：9600
　　硬件：RS-485 数目检查：YES 控制程序：Format4"
　　在D8121中设置地址，在组态王中定义的设备地址必须和此设置保值一致。
　　注意：从PLC资料中得知，设置后必须关PLC电源，再重新给PLC上电，设置才能生效。
3、程序的没计
　　3.1 PLC程序总体设计
　　为了保证设备的运行可靠性及现场的控制和操作的方便性，每套分系统采用两种方式运行：①自动运行方式：只要接通电源，选择自动方式，系统就会先检测设备的预备运行的各项件，如满足条件，按下运行按钮，设备就可自动运行。②手动运行方式，接通电源，选择手动方式，系统就会先检测设备的预备运行的各项条件，如满足条件，操作人员可以有选择地操作设备，这仅用于设备的检查和应急生产使用。部分（喷装室）加设各个联动系统的检测信号，作为联动必须满足的条件。③对于设备的报警情况，分设一级和二级的故障报警，并有不同的处理方法：一级故障：是一些比较简单的故障，它不会对设备造成损害和人身安全的影响。空气过滤器压差大等，程序只对设备做声音报警和故障位置的指示。二级故障）是能引起设备的损害和人身安全的故障，它会造成生产不能正常进行。如大型风机的故障、断路器跳闸、火灾和地震等故障，程序对设备作出立即停机和声音报警及位置指示。
　　整个程序的自动喷漆和手动喷漆部分，自动烤漆和手动烤漆部分，通过CJ指令来分段，如图2所示，大大减轻了编程的难度，使得喷漆、烤漆、自动、手动可分别编程，可以采用双线圈输出，解决了程序包容性问题，注意公共部分程序和分段程序的包容性，防止双线圈输出，否则出现不可预测的结果，通过CJ指令可实现任意分段，比采用MC、MCR实现自动和手动更具灵活性，并可以采用双线圈输出。自动喷漆动作过程如图3。

　　为使系统调试方便，设有手动程序。手动方式是通过往制箱上的手动功能开关来进行的。每接通一个开关，执行一个相应的动作。当系统没有处于自动运行和手动运行状态时，按“总复位”按钮。可使系统完全复位。
　　3.2 上位机监控程序
　　在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义，定义过程点参数、趋势笔、趋势组、流程图、报表等，监控软件由各种监视画面和操作画面组成，要包括总貌画面、流程图画面、趋势画圃、报表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整等。
　　上位机主要工艺参数分组曲线显示，并存人上位磁盘中，工艺人员随时调用打印，做工艺质量分析。同时还可将每班设备启停时间、各工位启停传送时间进行记录存盘。供生产管理人员随时查询打印停工台时间和停工月报表。上位机的操作分操作员级和工程师两级。正常生产时，由生产工人操作。

　　工艺流程画面如图4实现了对整个烤漆房的全面监控，界面形象生动，友好，具有较好的可靠性，在画面上实现风机旋转动画，燃烧机燃烧动画，当某设备发生故障，该设备将闪烁，并弹出实时报警画面;在手动状态，可以直接点击该设备，便可启停该设备，喷漆和烤漆时，通风的路径及颜色将发生变化。烤漆房温度除数字显示外，采用温度棒图显示。

　　图4系统参数，显示系统各设备的状态，可设定参数，如烤漆时间;图5历史报警画面显示所有报警发生的时间，报警恢复、报警应答，报警的优先级，报警组，如果在运行阶段，变量的数值或变化情况满足已定义的报警条件、从报警条件恢复正常状态、报警应答时均可以产生报警事件（报警发生、报警恢复、报警应答）。报警信息还可以用文件的形式进行历史记录或实时打印报警信息。用户可以自定义报警信息的显示格式、记录格式和打印格式。同时可以利用命令语言实现对报警事件的复杂控制和灵活处理。
4、结束语
　　本系统已在青岛四方车辆厂调试成功，且投入生产，从运行情况来看，电气系统几乎处于无故障工作，大大提高了生产率。此系统组态灵活，操作方便，具有抗干扰能力强，工作安全可靠，维修方便，与上位工控机联系，接受工控机的控制和查询，由工主控机完成对整条生产线的监控，实现了喷烤漆自动化。