WinCC在汽車總裝線監控系統中的應用

1 引言

　 汽車總裝生產線是整個汽車生產線的重要組成環節，其運行狀況直接影響到汽車廠生產的數量和質量。為此，本項目設計基于step7的plc控制系統，項目軟件平臺由西門子wincc6.2實現汽車總裝線監控系統以及相關報警系統。

　西門子公司的wincc組態軟件具有監控生產過程的強大功能，是基于個人計算機的數據采集與監視控制系統。它可以對現場的運行設備進行監視控制，實現數據采集、設備運行、參數調節以及各類信號報警等各種功能。wincc具有廣泛的應用和較強的兼容性，能提供成熟可靠的操作和高效的組態功能，同時具有靈活的配置能力。

2 系統整體設計

　華晨金杯a1車總裝車間監控系統由中控室和現場7個plc控制站組成。整個控制系統采用“集中監視、分散控制”的模式，依據這一原則，將整個系統分為三個層次，即監控層、控制層和設備層。每個層次中使用不同的網絡結構及軟硬件配置，以實現各自不同的功能。系統組成形式如圖1所示。

圖1 a1車總裝車間監控系統整體組成

　　2.1 監控層主要功能

　 中控室采用計算機監視系統通過以太網(ethernet)對車間內各個受控設備的運行信息(指能夠通過以太網向計算機監視系統傳送的數據)進行實時采集和集中監控。中控室設置數據采集服務器一臺(工程師站)，作為scada服務器(監視控制和數據采集)系統以windows 2003 server為操作平臺，運行控制軟件(step 7)完成生產線各控制軟件編制及上下載、故障診斷，運行組態監控軟件(wincc6.2)，完成設備控制信息和生產數據的采集工作，經過程序處理，生成各種文件，顯示各生產區域的動態畫面及圖形，對該區域的生產設備狀態、生產狀況、物流狀態進行動態模擬、實時監控，并實現實時反映生產環節中各部接口和設備的情況。

　 監視計算機2臺(操作員站)，看板系統控制計算機1臺，從scada服務器讀取數據庫內的信息，建立顯示界面并對設備的運行狀況進行實時監視，并能自動記錄工藝參數、打印故障報表。中控室及plc網絡采用以太網交換機(switch)進行網絡聯接，以太網交換機(switch)之間的聯接采用光纜。

　　2.2 控制層主要功能

　 控制層采用plc及profibus現場總線接受現場發來的數據信息，經過cpu運算與處理后，發出相應的指令(輸出信號)對現場設備進行控制。同時，各個主要單臺設備的控制系統具備以下功能：

　　(1) 能夠實現對該設備本身的獨立控制，并滿足工藝要求；

　　(2) 凡是需要在中控室內集中監視的數據(如運行狀況、故障信息等)，各個單臺設備的控制系統均能夠獨立地進行實時采集；

　　(3) 必須具有中控室計算機監視系統所需的網絡接口(以太網)。

　　2.3 設備層主要功能

　設備層主要包括現場操作站、現場傳感器(接近開關、光電開關等)、現場其它輸入設備(如控制按鈕等)、顯示設備(如指示燈等)等，直接或通過現場總線與控制層中的plc相聯系，將輸入信號發送給plc，將plc輸出指令發送到現場設備。

　在生產線上需要人工參與或手動控制的環節設置，原則上在現場相關區域和主要專機及單線(體)設備旁均應設置本地操作站，如生產線上的升降機、移行機、轉臺、鏈式輸送機等等。

　　由于同為西門子產品，wincc和s7- 300 plc下位機之間可實現無縫、高可靠性的通訊連接，最大限度地滿足了總裝車間實時監控和網絡擴展的需要。

3 汽車總裝線plc控制程序設計

　 汽車總裝生產線控制系統比較復雜，因此將整個總裝線分為7條分線來分別控制，即：bdc存儲線、內飾線、門線、底盤線、發動機線、儀表線、終裝終檢線。各線的plc程序可獨立運行互相之間有聯鎖信號。

　 采用西門子step7作為編程工具，為了滿足上位機wincc監控系統的需要和報表系統的設計要求，在開發plc控制程序的同時，設計了相關的動態數據文件，既為上位機監視和控制提供相應的變量和數據，也為報表系統提供了相關原始數據[2]。

4 wincc監控程序開發

　　4.1 上位機監控系統功能

　根據整個總裝車間的工藝流程、工藝參數和監控要求，設計開發了上位機監控系統，并將畫面分為主畫面、bdc車身存儲區、內飾裝配線、車門線、底盤線、發動機前橋裝配線、儀表板裝配線和終裝終檢線。在監控系統主畫面上可以顯示整個車間宏觀運行情況，通過屏幕下方的切換按鍵可以隨時切換到其他分線的監控畫面中。

　 除用于存儲區和裝配線的運行狀態顯示、故障顯示、設定外，還能夠對存儲區和裝配區的內飾線、車門線、底盤線、終裝終檢線進行運行控制，包括全線的啟動停止、單線的啟動停止、存儲區的放車程序選擇、手動選擇放車、運行速度的調整等。

　　另外，系統還包括完善的報警和報表系統，能對生產線的故障進行統計、保存和打印。

　　監控系統主畫面如圖2所示。