Profibus總線技術(shù)在冰箱箱體生產(chǎn)線中的應(yīng)用

江 瀾

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院，湖北 武漢430000）

0 引言

冰箱箱體由外箱、內(nèi)膽、絕熱層、箱門(mén)與箱內(nèi)附件等組成，箱體的保溫性和箱門(mén)的密封性對(duì)冰箱制冷效果至關(guān)重要，所以箱體發(fā)泡、生產(chǎn)輸送實(shí)時(shí)、槍頭準(zhǔn)確定位澆注等過(guò)程的相互配合對(duì)生產(chǎn)冰箱的質(zhì)量起著重要的作用。傳統(tǒng)的冰箱發(fā)泡生產(chǎn)線一般采用旋轉(zhuǎn)夾具或矩形轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)在為了提升生產(chǎn)水平，一般都采用國(guó)際上流行的直線式冰箱箱體發(fā)泡線，這種發(fā)泡線結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，生產(chǎn)安全性能高，極大地提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率；同時(shí)增加了手動(dòng)控制來(lái)提高生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性，便于設(shè)備的調(diào)試和維修。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)、全開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)，克服了傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一物理連接不夠網(wǎng)絡(luò)化、智能化的問(wèn)題，它適合用在實(shí)時(shí)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的復(fù)雜生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)中。

1 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)

目前流行的現(xiàn)場(chǎng)總線及總線標(biāo)準(zhǔn)有很多種，其中Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品已在全球市場(chǎng)得到了普遍認(rèn)可。

Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（OSI）為參考模型，這是使現(xiàn)場(chǎng)總線開(kāi)放和可互操作的關(guān)鍵。用于自動(dòng)化制造業(yè)的Profibus－DP主要負(fù)責(zé)完成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制和分布式I／O以及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信，它采用RS－485雙絞線或光纜作為傳輸介質(zhì)，各主站之間通過(guò)令牌的傳遞來(lái)決定誰(shuí)獲得主控權(quán)力，主站與從站之間是按主到從的方向進(jìn)行傳送，通信方式是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶(hù)傳送數(shù)據(jù)）或廣播（控制指令）。

2 冰箱生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)與工藝

整個(gè)冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線采用的是直線式箱體發(fā)泡線，就是9臺(tái)發(fā)泡模具按一定的間隔一字排開(kāi)并且固定不動(dòng)（模具的外夾具可以上下升降，內(nèi)模固定不動(dòng)），槍頭注射小車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行澆注。冰箱箱體的發(fā)泡系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對(duì)箱體的發(fā)泡，主要由發(fā)泡機(jī)、注射槍頭等組成。輸送系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對(duì)箱體的自動(dòng)控制澆注過(guò)程，主要由輸送小車(chē)、注射槍頭小車(chē)、拼裝生產(chǎn)線、裝配生產(chǎn)線、9個(gè)工位的機(jī)械模具等組成。預(yù)加熱系統(tǒng)中的烘箱有進(jìn)排風(fēng)機(jī)和溫度檢測(cè)裝置，以保證整個(gè)烘箱內(nèi)的溫度保持在40～60℃之間。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖2 箱體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

冰箱箱體發(fā)泡工藝流程：9臺(tái)冰箱箱體的發(fā)泡模架結(jié)構(gòu)和控制方法完全相同，并成一排，與該排平行的位置是接送箱體的地面輸送小車(chē)。它主要由接送箱體的滾輪和檢測(cè)箱體的光電傳感器組成，有2個(gè)反方向運(yùn)動(dòng)的車(chē)位，一個(gè)是送箱位，一個(gè)是接箱位，車(chē)位上有傳送帶，配合進(jìn)出箱軌道以及各個(gè)模具進(jìn)出箱皮帶。（1）小車(chē)從拼裝生產(chǎn)線上接一臺(tái)箱體，然后根據(jù)要箱命令送入此刻發(fā)出命令的模架中，當(dāng)箱體完全進(jìn)入模架后，夾具夾緊并抬起一定的角度以便等待接受來(lái)自發(fā)泡機(jī)槍頭的注料。如果此時(shí)有已經(jīng)發(fā)泡好的箱體，固化完成信號(hào)發(fā)出，小車(chē)會(huì)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到已經(jīng)固化好的模架前，接出已經(jīng)發(fā)泡固化好的箱體。（2）分別有2個(gè)注射槍頭，一個(gè)針對(duì)前4個(gè)工位，位于1#工位前，一個(gè)針對(duì)后5個(gè)工位，位于9#工位后。當(dāng)有箱體請(qǐng)求需要注射時(shí)，通過(guò)計(jì)算行程，槍頭準(zhǔn)確地停在模架上方，再垂直地移動(dòng)方向，能夠快速準(zhǔn)確地插入箱體注料的圓孔中，通過(guò)延時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)、退出槍頭并上移。然后判斷是否還有發(fā)出請(qǐng)求的箱體，否則返回原位等待。槍頭的水平運(yùn)動(dòng)速度由變頻器控制，位置由伺服電機(jī)控制。（3）當(dāng)箱體注射完畢后，模具開(kāi)始加熱一段時(shí)間，時(shí)間到，箱體和夾具由傾斜位回到水平位，松開(kāi)夾具，發(fā)出出箱信號(hào)，待小車(chē)有空時(shí)來(lái)接箱，小車(chē)把箱體接出，運(yùn)行到裝配生產(chǎn)線上去。

3 箱體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的構(gòu)成

冰箱箱體生產(chǎn)線確定了上位機(jī)（觸摸屏）＋可編程邏輯控制器（PLC）＋Profibus－DP現(xiàn)場(chǎng)總線的整體結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)PLC選用的CPU是西門(mén)子S7－300系列S7－315－2DP，電源為PS3075A，9個(gè)工位會(huì)分別利用IM153－2的接口模塊和I／O模塊組成的DP從站（ET－200M智能從站），它能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)總線傳送給CPU，CPU做程序判斷后發(fā)給從站指令，這些指令隨即傳送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4 箱體生產(chǎn)線的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)包括主站和從站的組態(tài)，主站主要是對(duì)于電源、CPU、擴(kuò)展模塊IM365和一些不同類(lèi)型的I／O模塊進(jìn)行硬件組態(tài)，從站主要包括ET－200M從站的組態(tài)和變頻控制器MOVIDRIVE的組態(tài)。其中，通信端口設(shè)置、MPI地址設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸速率選擇等都需要下載到PLC并進(jìn)行確認(rèn)。完成好的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面如圖3所示。

圖3 箱體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)界面

程序設(shè)計(jì)采用梯形圖，STEP V5.4界面好操作，編程簡(jiǎn)單，在線調(diào)試方便。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了基于Profibus－DP現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)調(diào)試，最后實(shí)現(xiàn)了PLC與各個(gè)控制單元的通訊，通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)了冰箱箱體生產(chǎn)線的自動(dòng)控制及其他各類(lèi)需求，驗(yàn)證了方案的可行性和系統(tǒng)信息傳遞的可靠準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性。這種控制方式提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)成本。

［1］劉良文，董鳴，趙紅洲，等.PROFIBUS－DP現(xiàn)場(chǎng)總線性能分析［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006（25）