施耐德自動化控制系統在缸體加工線物流滾道上的應用

摘要：文章以施耐德自動化控制系統在一個中法合資汽車公司缸體加工線物流滾道上的成功應用為例，介紹了施耐德Premium系列PLC、Fipio現場總線、Advantys遠程I/O模塊和XBT GT系列顯示屏的特點和實際應用。

關鍵詞：PLC；Fipio總線；A遠程I/O模塊；自動化控制系統；缸體加工線物流滾道 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH165 文章編號：1009-2374（2015）22-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.025

1 概述

眾所周知，施耐德的低壓產品，如空氣開關、接觸器、按鈕及顯示燈等，在工業控制中使用非常廣泛，而其自動化控制產品的使用相對來說則稍遜一籌。筆者有幸參與了一個中法合資汽車公司缸體加工線物流滾道的電氣控制設計工作，控制部分使用了一整套施耐德的自動化控制系統，包括PLC（可編程控制器）、現場總線、遠程I/0模塊和人機界面顯示屏等都是施耐德的自動化產品，其成功的應用對相同系統的應用有一定的參考意義。

2 系統介紹

2.1 Premium系列PLC

Premium系列PLC是一款定位在Micro系列之上，與Quantum系列處于同一層次，具有高度分布式結構和集成了眾多智能功能的控制器系列。Premium系列PLC最大控制可達2048個離散量I/O點，最大可擴展到16個機架，同時具有完全開放的網絡通訊，支持如TCP/IP Ethernet、Modbus Plus、Fipio、Profibus-DP等大多數的網絡和總線，最大可接127個Fipio設備。

2.2 Fipio總線

Fipio總線是施耐德的現場總線，其與FIP和WORLDFIP標準完全兼容，可以應用于Premium系列PLC。Fipio

總線上可接最大128個站，具有最大15千米的通訊長度。

2.3 Advantys遠程I/O模塊

Advantys遠程I/O模塊是Premium系列遠程I/O模塊的一種，可以作為主站PLC的從站掛在Fipio現場總線上。每一從站由網絡接口模塊、電源模塊和輸入輸出模塊組成。

Fipio總線和Advantys遠程I/O模塊的應用，可以使設備的傳感器和執行元件的控制信號就近接入到附近的遠程I/O模塊上，然后通過Fipio總線與主站PLC進行通訊。這種控制方式也就是分布式控制方式，現場大量的輸入輸出控制線只需接在附近的遠程I/O模塊從站上，然后通過一根總線電纜將信號接入主站PLC中，可以節省大量的接線工作，同時減少了設備的故障點，并使設備維護更加簡捷。

3 實際應用

3.1 項目概述

該缸體加工線由19臺加工中心和5臺數控專機組成，全線工件采用托盤輸送，具體的平面布置圖見圖1：

線物流滾道是OP10至OP140的輔機部分，由全線上料、下料、工件分流合流和托盤輸送等部分組成，由大量的滾道電機、停止器氣缸、轉位氣缸和提升氣缸等組成。托盤在線頭上層滾道裝載缸體，通過物流滾道將缸體流動至線上各加工工位進行加工，在線為實現缸體和托盤的分離，分離后的空托盤通過下層滾道流動至線頭再次進行缸體裝載，全線共計托盤60余件，全自動循環使用。各部分穿插在長約80米的線上各加工單元之間，在電氣控制上采用分布式控制。按各部分在線上的分布位置，將物流滾道分為6部分，電氣控制上也分為6個從站，由主站PLC通過現場總線對各從站進行控制。

3.2 控制系統硬件配置

系統由PLC、Advantys遠程I/O模塊和人機界面組成，系統硬件配置圖見圖2：

3.2.1 PLC。主站PLC為TSX P57 253，帶有兩個終端口和一個FIPIO接口：TER接口為編程口，用于程序的下載、上傳及調試；AUX接口為一外設口，用來連接顯示屏；FIPIO接口連接FIPIO總線，CPU通過這個接口成為FIPIO總線管理器并對從站進行控制。

主站PLC安裝在主電柜中，配置一個本地輸入模塊和一個本地輸出模塊。輸入模塊和輸出模塊中只接入主電柜操作面板的按鈕和指示燈的控制信號。

3.2.2 Advantys遠程I/O模塊。從站為Advantys遠程I/O模塊。每個站由網絡接口模塊、電源模塊、輸入輸出模塊及底板等構成，并由網絡接口模塊（STB NFP2212）的9針D型母接頭經FIPIO總線與主站CPU進行通訊。

從站模塊安裝在各個從站的操作盒中，接入各自附近的控制信號。接近開關、面板按鈕、電機空氣開關和接觸器輔助觸點等信號接入輸入模塊，氣缸閥、電機接觸器的控制由輸出模塊控制。

3.2.3 人機界面顯示屏。顯示屏為XBT GT2220，彩色，5.7″觸摸屏，通過電纜XBT Z9780與CPU的AUX接口連接，與CPU進行通訊。

3.3 軟件程序

3.3.1 控制程序。物流滾道的控制程序全部用梯形圖編寫，物流控制考慮大量的聯鎖信號，程序邏輯性強。編程軟件為PL7 PRO 4.4版。整個程序由10段程序組成，各段程序管理各自的控制對象。這樣做有利于程序的編寫，增強程序的可操作性和可讀性。從st_1到st_6即分別為六個從站的控制程序；power_on為上電程序；line_signal為全線信號管理；display是為編輯顯示畫面而編的一段程序。

3.3.2 顯示畫面編輯。顯示畫面使用Vijeo-Designer v4.6軟件進行組態編輯。

畫面內容包含了全線狀態畫面、報警顯示畫面和機床狀態畫面等，通過顯示畫面可以很快捷地掌握物流滾道的運轉狀態。

4 結語

物流滾道已在該汽車公司使用了多年，設備非常穩定。施耐德的Premium PLC、Fipio總線、遠程I/O模塊和顯示屏在物流滾道上的成功應用，對相同系統的應用具有較大的參考意義。

參考文獻

[1] 施耐德電氣.Fipio reference manual[S].

[2] 施耐德電氣.Advantys STB Fipio Network Interface Appliacations Guide [S].

[3] 施耐德電氣.Advantys STB Hardware Components Reference Guide[S].

[4] 施耐德電氣.vijeo-designer使用說明書[S].

作者簡介：張春慶（1983-），男，湖北紅安人，東風本田汽車有限公司中級工程師，研究方向：機床自動化控制。

（責任編輯：陳 倩）