汽車發動機多模式自動生產輸送線控制系統的研發①

王淼　劉治滿　王凱

摘 要：發動機的制造技術對汽車的質量至關重要。汽車發動機生產輸送線采用順序作業的流水線工藝過程。其自動控制系統采用德國Siemens公司的PLC-300系列控制器作為整個輸送線的主體控制器，I/O系統作為控制信號的采集系統，采用Profibus現場總線技術進行通訊，自動完成將發動機部件進行直線移動、旋轉、舉升，翻轉等操作。采用WinCC人機界面軟件組建成系統的操作監控站進行產品數量、生產節拍的監視。本項目組成員在此基礎之上又根據生產實際制作了相應的適合學校教學自動線實訓系統，進行教學設備的開發。

關鍵詞：發動機生產線 流水線工藝 PLC控制器 現場總線 自動線實訓系統

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0001-03

Abstract：The engine manufacturing technology is very important to the quality of the car. The car engine production conveyor line in a sequential operation of the assembly line process. The automatic control system using PLC of the Germany Siemens company - 300 series controller as the main body of the whole conveyor line controller， I/O system as a control signal acquisition system， the Profibus field bus technology to communicate， automatically moving engine parts for linear， rotating， lifting， flip， and so on.Using WinCC software interface to form into a system operating monitor product quantity， production rhythm of monitoring. The team members on this basis， according to the actual production to make the corresponding transfer machine is suitable for school teaching practice system， the development of teaching equipment.

Key Words：Engine Production Line；Assembly Line Process；PLC Controller；Fieldbus；Automatic Line Training System

汽車的動力來自發動機。為了提高了工作的效率和優化了工作流程我們將發動機生產線分為5個子系統，包括缸體生產線、缸蓋生產線、曲軸生產線、凸輪軸生產線及發動機裝配線，以便對發動機主要零件進行機加工和裝配。在每一條生產線上有多個完成不同作業的工位，在一定工位上安裝的轉臺，舉升臺，翻轉機等設備。如發動機總裝工藝流程就包括：機體上線→翻轉→涂膠、裝后端蓋→裝活塞連桿→翻轉→擰緊連桿螺栓→裝機油泵、水泵→裝飛輪→裝離合器總成→測定曲軸驅動力矩→裝油底殼→裝汽缸蓋→裝機油濾清器、發電機→裝凸輪軸→裝變速箱→裝啟動電機→總成泄露試驗→送試驗。在汽車發動機裝配過程中，汽車發動機裝配線是一個對發動機順序裝配的流水線工藝過程，每個工位之間是流水線生產。本文研究的任務就是對發動機生產輸送線進行規范化，模塊化設計。這樣對使用者來說，既簡潔又節省時間。每個環節設計最優的自動控制系統才能保證生產的連續性和穩定性。

1 輸送線設計方案

我們設計生產輸送線主要采用摩擦輥道和啟停式動力輥道、自動升降機系統、機械手。在線上為了方便在不同的工作面上裝配，配備自動翻轉機以提高效率。一條發動機裝配線要保證發動機的裝配技術條件，要保證裝配節拍，實現高效率；要多機型同時裝配，實現高柔性；要有效地控制裝配精度，實現高質量。要實現以上幾個方面必須從生產線的規劃開始著手。要在總裝線和分裝線上設計柔性輸送線。

1.1 現代發動機生產輸送線應該具有如下功能

該輸送線方案如圖1所示。

1.2 設計輸送器件

（1）軌道：軌道是整個摩擦輸送系統的運行基礎，平滑、順暢的輸送軌道是系統平衡可靠運行的關鍵。

（2）道岔：道岔是改變載貨小車的行走路線的裝置，按走向又分為分流、合流道岔兩大類。

（3）停止器：停止器是用來控制工件在輸送線路中的安全準確停放位置，通常布置在工件轉掛處及輸送線路發生變化的道岔處，主要是安全阻車的作用，防止臺車因慣性或其它原因發生時，造成系統的損壞。

（4）止退器：通常和停止器配合使用，布置在停止器后邊，用于防止小車運動慣性后退。止退板以本身的自重復位。

（5）移載軌道/升降軌道：因摩擦輸送機有工位節距上的單元驅動，所以很容易實現物品（軌道）的平移、旋轉和升降功能。

（6）升降機：升降機在輸送系統中起著關。

1.3 輸送線工位設計

（1）具體設計正常加工過程（各工位沒有不合格）：走主干線，如下：

ap10→ap…→ap45..→ap60→D02→D06→D07→ap80→ap90→D10→AP80→AP90→ap95..→ap900endprint

（2）自動工位加工不合格時（以Ap80工位為例）走返修路線如下：

不合格時走：→D10→D9→M80，M90（ap80，ap90返修工位）。如返修合格時→D8→D7→D10→ap95；如返修不合格時從轉臺D8→下線維修→下線維修后→D8→D7→AP80→AP90→D10→AP95→AP900。為了提高效率，節省空間和資源我們將兩個自動工位Ap80，ap90設計成共用一個返修工位m80，m90。

2 汽車自動生產線實訓裝置設計

結合發動機生產線工作原理和工藝，項目組成員開發了適合學校教學的汽車自動生產線實訓裝置本實訓裝置貼近工業現場要求，是典型的汽車自動生產線，設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業現場出發，考慮工學結合要求，有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、直流電機控制、PLC控制及工業通信等多種技術。通過該實訓系統的工作任務訓練，能較好地鍛煉程序編寫設計能力、自動線設計開發能力、自動線連接與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校、機電及自動化等專業教學改革，滿足汽車生產制造、自動化技術專業的核心能力訓練要求，突出強調技術的綜合運用。

2.1 傳感器

首先選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的傳感器。在發動機生產線上主要采用了光電傳感器和電感傳感器。

（1）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現檢測物體有無的接近開關；當光電傳感器檢測到發動機缸體時，氣缸將發動機缸體推入存儲貨道。

（2）電感式傳感器由三大部分組成：LC高頻振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。因為發動機零部件大多數具有鐵磁性質，就可以用電感傳感器檢測轉臺旋轉到位與否，當檢測到轉臺旋轉到位時給PLC提供輸入信號。

（3）光電編碼器：用光電編碼器來對升降的速度、距離、方向進行檢測，以脈動信號的形式向PLC反饋，PLC根據輸入的反饋信號來控制升降距離實現精確定位。

2.2 電磁閥控制

在實訓裝置中應用了大量氣動控制技術如：

（1）無桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向后移動。

（2）帶導桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向下伸出。

（3）雙導桿平行氣夾：由雙控電磁閥控制。當氣動電磁閥一端得電時，氣動手指張開或夾緊。

2.3 實訓裝置模塊化設計

該裝置采用導軌式型材，其上安裝有上料臺、行車機械手、輸送輥床、提升機、循跡搬運車、堆垛機、轉臺站、4軸搬運機械手等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊、直流電機模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。采用西門子S7-300 PLC實現系統控制，真實再現汽車工業自動生產線中的輸送、搬運、暫存、協調生產的過程。它在接近汽車工業生產制造現場的基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計。如行車機械手站主要由伺服電機及驅動器、步進電機及驅動器、繼電器、限位開關、磁性傳感器、渦輪蝸桿減速傳動機構、齒輪齒條傳動機構、滾珠絲杠傳動機構、高精直線導軌、雙導桿平行氣夾、雙控電磁閥、工業鋁型材、鈑金結構件、機械零部件構成。

2.4 接線端子設計

該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。用于教學，可按工作過程導向、工學結合的模式規劃教學活動，可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。

3 實訓裝置軟件設計

以行車機械手為例進行說明軟件設計（見圖2）。

4 WinCC的監控能力開發及Profibus總線的運用

PLC的程序設計能力、WinCC的監控能力和Profibus總線應用能力是自動化技術的專業技能人才不可缺失的知識，本課題對控制結構、硬件連接、軟件開發現場總線、系統接口、人機界面進行了設計。采用Prifibus現場總線網絡技術完成各工位間的通訊。組建的現場信息監控系統，完成了裝配線上的信息采集、生產下達、工位監控及裝配提示等功能。

西門子S7-300PLC作為控制器，其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口，在發動機生產輸送線上用德國西門子公司的可編程控制器S7-300直接將控制數據傳遞到控制系統中，而且有上位機的實時監控，真正做到自動控制。

本課題Profibus的成功運用對生產廠家的經濟效益提供幫助很大。由于系統運行平穩，通訊可靠性好，從而減少了維護的必要性，同時又保證了產品的質量，大大節約了生產成本；而從另外一個方面來看，由于Profibus現場總線使得建設期間工程量也大大減少—— 包括布線工程量和工程師操作編程工作量，所以對生產廠家來說，真正做到了投資少見效快。

5 控制系統的調試

雖然本項目龐大，通訊點很多，但是各個子系統設備很大部分是相同，也具有一樣的控制要求，因此，我們將整個項目按照設備劃分成的不同的功能組，這樣可以增大一次開發的利用率，避免了重復開發，節省時間和成本。

升降機的自動控制是項目中的難點，主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設備以及車體損壞，對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施，需要特定條件，比如升降機只有在失電后，抱閘將會抱死，因此，對于升降機控制程序的編寫需要反復修改，模擬試驗，才能保證調試中的萬無一失，不會出安全事故。

6 總結與評價

（1）提高了生產效率和管理質量。由于該項目大量應用了先進的西門子自動化驅動系統，從畫圖、硬件、軟件和培訓實現標準化、模塊化，這樣可以將項目細化，大家分工合作。由于自動化系統提高通訊速率使發動機輸送線的工藝水平得到提高產品質量好也增加了企業的效益。

（2）提高了生產的安全性，減少了事故的發生。由于該項目方案中對生產安全相當重視，設有很多急停按鈕，在編寫程序中，對重要設備有多重保護，從而保證了設備、人身的安全。

（3）加大了設備可靠性。傳感器使用時對設備的輸入輸出點都是雙重對比的，保證點的信號都是真實可靠，設備的故障率降低了，生產的安全性就提高了。

（4）交流電動機啟動和停止更加平穩、準確。由于起動器在轉臺控制系統中的使用，使電動機平滑升高端子電壓，可以實現無沖擊起動，因此可以最佳地保護電源系統以及電機。變頻器不僅僅是改變電機的轉速，因為轉速的下降，勢必帶來力矩的改變，使轉臺的帶載能力大大提高。

（5）通過三屆學生的實訓驗證，課題開發的實訓設備在工作的狀態下說使用的各種傳感器、控制電機、機械設備能夠達到規定技術指標，并且具有短路過載保護。

參考文獻

[1] 胡云萍，劉文婷.汽車發動機原理課程教學改革研究[J].科技創新導報，2013（7）：180.

[2] 俞云強.傳感器與檢測技術[M].北京.高等教育出版社，2008.

[3] 王永華.現場總線技術及應用教程[M].2版.北京：機械工業出版社，2012.

[4] 甄立東.西門子WinCC V7基礎與應用[M].北京：機械工業出版社，2011.endprint

（2）自動工位加工不合格時（以Ap80工位為例）走返修路線如下：

不合格時走：→D10→D9→M80，M90（ap80，ap90返修工位）。如返修合格時→D8→D7→D10→ap95；如返修不合格時從轉臺D8→下線維修→下線維修后→D8→D7→AP80→AP90→D10→AP95→AP900。為了提高效率，節省空間和資源我們將兩個自動工位Ap80，ap90設計成共用一個返修工位m80，m90。

2 汽車自動生產線實訓裝置設計

結合發動機生產線工作原理和工藝，項目組成員開發了適合學校教學的汽車自動生產線實訓裝置本實訓裝置貼近工業現場要求，是典型的汽車自動生產線，設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業現場出發，考慮工學結合要求，有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、直流電機控制、PLC控制及工業通信等多種技術。通過該實訓系統的工作任務訓練，能較好地鍛煉程序編寫設計能力、自動線設計開發能力、自動線連接與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校、機電及自動化等專業教學改革，滿足汽車生產制造、自動化技術專業的核心能力訓練要求，突出強調技術的綜合運用。

2.1 傳感器

首先選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的傳感器。在發動機生產線上主要采用了光電傳感器和電感傳感器。

（1）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現檢測物體有無的接近開關；當光電傳感器檢測到發動機缸體時，氣缸將發動機缸體推入存儲貨道。

（2）電感式傳感器由三大部分組成：LC高頻振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。因為發動機零部件大多數具有鐵磁性質，就可以用電感傳感器檢測轉臺旋轉到位與否，當檢測到轉臺旋轉到位時給PLC提供輸入信號。

（3）光電編碼器：用光電編碼器來對升降的速度、距離、方向進行檢測，以脈動信號的形式向PLC反饋，PLC根據輸入的反饋信號來控制升降距離實現精確定位。

2.2 電磁閥控制

在實訓裝置中應用了大量氣動控制技術如：

（1）無桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向后移動。

（2）帶導桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向下伸出。

（3）雙導桿平行氣夾：由雙控電磁閥控制。當氣動電磁閥一端得電時，氣動手指張開或夾緊。

2.3 實訓裝置模塊化設計

該裝置采用導軌式型材，其上安裝有上料臺、行車機械手、輸送輥床、提升機、循跡搬運車、堆垛機、轉臺站、4軸搬運機械手等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊、直流電機模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。采用西門子S7-300 PLC實現系統控制，真實再現汽車工業自動生產線中的輸送、搬運、暫存、協調生產的過程。它在接近汽車工業生產制造現場的基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計。如行車機械手站主要由伺服電機及驅動器、步進電機及驅動器、繼電器、限位開關、磁性傳感器、渦輪蝸桿減速傳動機構、齒輪齒條傳動機構、滾珠絲杠傳動機構、高精直線導軌、雙導桿平行氣夾、雙控電磁閥、工業鋁型材、鈑金結構件、機械零部件構成。

2.4 接線端子設計

該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。用于教學，可按工作過程導向、工學結合的模式規劃教學活動，可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。

3 實訓裝置軟件設計

以行車機械手為例進行說明軟件設計（見圖2）。

4 WinCC的監控能力開發及Profibus總線的運用

PLC的程序設計能力、WinCC的監控能力和Profibus總線應用能力是自動化技術的專業技能人才不可缺失的知識，本課題對控制結構、硬件連接、軟件開發現場總線、系統接口、人機界面進行了設計。采用Prifibus現場總線網絡技術完成各工位間的通訊。組建的現場信息監控系統，完成了裝配線上的信息采集、生產下達、工位監控及裝配提示等功能。

西門子S7-300PLC作為控制器，其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口，在發動機生產輸送線上用德國西門子公司的可編程控制器S7-300直接將控制數據傳遞到控制系統中，而且有上位機的實時監控，真正做到自動控制。

本課題Profibus的成功運用對生產廠家的經濟效益提供幫助很大。由于系統運行平穩，通訊可靠性好，從而減少了維護的必要性，同時又保證了產品的質量，大大節約了生產成本；而從另外一個方面來看，由于Profibus現場總線使得建設期間工程量也大大減少—— 包括布線工程量和工程師操作編程工作量，所以對生產廠家來說，真正做到了投資少見效快。

5 控制系統的調試

雖然本項目龐大，通訊點很多，但是各個子系統設備很大部分是相同，也具有一樣的控制要求，因此，我們將整個項目按照設備劃分成的不同的功能組，這樣可以增大一次開發的利用率，避免了重復開發，節省時間和成本。

升降機的自動控制是項目中的難點，主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設備以及車體損壞，對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施，需要特定條件，比如升降機只有在失電后，抱閘將會抱死，因此，對于升降機控制程序的編寫需要反復修改，模擬試驗，才能保證調試中的萬無一失，不會出安全事故。

6 總結與評價

（1）提高了生產效率和管理質量。由于該項目大量應用了先進的西門子自動化驅動系統，從畫圖、硬件、軟件和培訓實現標準化、模塊化，這樣可以將項目細化，大家分工合作。由于自動化系統提高通訊速率使發動機輸送線的工藝水平得到提高產品質量好也增加了企業的效益。

（2）提高了生產的安全性，減少了事故的發生。由于該項目方案中對生產安全相當重視，設有很多急停按鈕，在編寫程序中，對重要設備有多重保護，從而保證了設備、人身的安全。

（3）加大了設備可靠性。傳感器使用時對設備的輸入輸出點都是雙重對比的，保證點的信號都是真實可靠，設備的故障率降低了，生產的安全性就提高了。

（4）交流電動機啟動和停止更加平穩、準確。由于起動器在轉臺控制系統中的使用，使電動機平滑升高端子電壓，可以實現無沖擊起動，因此可以最佳地保護電源系統以及電機。變頻器不僅僅是改變電機的轉速，因為轉速的下降，勢必帶來力矩的改變，使轉臺的帶載能力大大提高。

（5）通過三屆學生的實訓驗證，課題開發的實訓設備在工作的狀態下說使用的各種傳感器、控制電機、機械設備能夠達到規定技術指標，并且具有短路過載保護。

參考文獻

[1] 胡云萍，劉文婷.汽車發動機原理課程教學改革研究[J].科技創新導報，2013（7）：180.

[2] 俞云強.傳感器與檢測技術[M].北京.高等教育出版社，2008.

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[4] 甄立東.西門子WinCC V7基礎與應用[M].北京：機械工業出版社，2011.endprint

（2）自動工位加工不合格時（以Ap80工位為例）走返修路線如下：

不合格時走：→D10→D9→M80，M90（ap80，ap90返修工位）。如返修合格時→D8→D7→D10→ap95；如返修不合格時從轉臺D8→下線維修→下線維修后→D8→D7→AP80→AP90→D10→AP95→AP900。為了提高效率，節省空間和資源我們將兩個自動工位Ap80，ap90設計成共用一個返修工位m80，m90。

2 汽車自動生產線實訓裝置設計

結合發動機生產線工作原理和工藝，項目組成員開發了適合學校教學的汽車自動生產線實訓裝置本實訓裝置貼近工業現場要求，是典型的汽車自動生產線，設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業現場出發，考慮工學結合要求，有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、直流電機控制、PLC控制及工業通信等多種技術。通過該實訓系統的工作任務訓練，能較好地鍛煉程序編寫設計能力、自動線設計開發能力、自動線連接與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校、機電及自動化等專業教學改革，滿足汽車生產制造、自動化技術專業的核心能力訓練要求，突出強調技術的綜合運用。

2.1 傳感器

首先選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的傳感器。在發動機生產線上主要采用了光電傳感器和電感傳感器。

（1）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現檢測物體有無的接近開關；當光電傳感器檢測到發動機缸體時，氣缸將發動機缸體推入存儲貨道。

（2）電感式傳感器由三大部分組成：LC高頻振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。因為發動機零部件大多數具有鐵磁性質，就可以用電感傳感器檢測轉臺旋轉到位與否，當檢測到轉臺旋轉到位時給PLC提供輸入信號。

（3）光電編碼器：用光電編碼器來對升降的速度、距離、方向進行檢測，以脈動信號的形式向PLC反饋，PLC根據輸入的反饋信號來控制升降距離實現精確定位。

2.2 電磁閥控制

在實訓裝置中應用了大量氣動控制技術如：

（1）無桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向后移動。

（2）帶導桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向下伸出。

（3）雙導桿平行氣夾：由雙控電磁閥控制。當氣動電磁閥一端得電時，氣動手指張開或夾緊。

2.3 實訓裝置模塊化設計

該裝置采用導軌式型材，其上安裝有上料臺、行車機械手、輸送輥床、提升機、循跡搬運車、堆垛機、轉臺站、4軸搬運機械手等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊、直流電機模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。采用西門子S7-300 PLC實現系統控制，真實再現汽車工業自動生產線中的輸送、搬運、暫存、協調生產的過程。它在接近汽車工業生產制造現場的基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計。如行車機械手站主要由伺服電機及驅動器、步進電機及驅動器、繼電器、限位開關、磁性傳感器、渦輪蝸桿減速傳動機構、齒輪齒條傳動機構、滾珠絲杠傳動機構、高精直線導軌、雙導桿平行氣夾、雙控電磁閥、工業鋁型材、鈑金結構件、機械零部件構成。

2.4 接線端子設計

該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。用于教學，可按工作過程導向、工學結合的模式規劃教學活動，可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。

3 實訓裝置軟件設計

以行車機械手為例進行說明軟件設計（見圖2）。

4 WinCC的監控能力開發及Profibus總線的運用

PLC的程序設計能力、WinCC的監控能力和Profibus總線應用能力是自動化技術的專業技能人才不可缺失的知識，本課題對控制結構、硬件連接、軟件開發現場總線、系統接口、人機界面進行了設計。采用Prifibus現場總線網絡技術完成各工位間的通訊。組建的現場信息監控系統，完成了裝配線上的信息采集、生產下達、工位監控及裝配提示等功能。

西門子S7-300PLC作為控制器，其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口，在發動機生產輸送線上用德國西門子公司的可編程控制器S7-300直接將控制數據傳遞到控制系統中，而且有上位機的實時監控，真正做到自動控制。

本課題Profibus的成功運用對生產廠家的經濟效益提供幫助很大。由于系統運行平穩，通訊可靠性好，從而減少了維護的必要性，同時又保證了產品的質量，大大節約了生產成本；而從另外一個方面來看，由于Profibus現場總線使得建設期間工程量也大大減少—— 包括布線工程量和工程師操作編程工作量，所以對生產廠家來說，真正做到了投資少見效快。

5 控制系統的調試

雖然本項目龐大，通訊點很多，但是各個子系統設備很大部分是相同，也具有一樣的控制要求，因此，我們將整個項目按照設備劃分成的不同的功能組，這樣可以增大一次開發的利用率，避免了重復開發，節省時間和成本。

升降機的自動控制是項目中的難點，主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設備以及車體損壞，對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施，需要特定條件，比如升降機只有在失電后，抱閘將會抱死，因此，對于升降機控制程序的編寫需要反復修改，模擬試驗，才能保證調試中的萬無一失，不會出安全事故。

6 總結與評價

（1）提高了生產效率和管理質量。由于該項目大量應用了先進的西門子自動化驅動系統，從畫圖、硬件、軟件和培訓實現標準化、模塊化，這樣可以將項目細化，大家分工合作。由于自動化系統提高通訊速率使發動機輸送線的工藝水平得到提高產品質量好也增加了企業的效益。

（2）提高了生產的安全性，減少了事故的發生。由于該項目方案中對生產安全相當重視，設有很多急停按鈕，在編寫程序中，對重要設備有多重保護，從而保證了設備、人身的安全。

（3）加大了設備可靠性。傳感器使用時對設備的輸入輸出點都是雙重對比的，保證點的信號都是真實可靠，設備的故障率降低了，生產的安全性就提高了。

（4）交流電動機啟動和停止更加平穩、準確。由于起動器在轉臺控制系統中的使用，使電動機平滑升高端子電壓，可以實現無沖擊起動，因此可以最佳地保護電源系統以及電機。變頻器不僅僅是改變電機的轉速，因為轉速的下降，勢必帶來力矩的改變，使轉臺的帶載能力大大提高。

（5）通過三屆學生的實訓驗證，課題開發的實訓設備在工作的狀態下說使用的各種傳感器、控制電機、機械設備能夠達到規定技術指標，并且具有短路過載保護。

參考文獻

[1] 胡云萍，劉文婷.汽車發動機原理課程教學改革研究[J].科技創新導報，2013（7）：180.

[2] 俞云強.傳感器與檢測技術[M].北京.高等教育出版社，2008.

[3] 王永華.現場總線技術及應用教程[M].2版.北京：機械工業出版社，2012.

[4] 甄立東.西門子WinCC V7基礎與應用[M].北京：機械工業出版社，2011.endprint