Zusammenfassung: Dieser Artikel stellt eine Methode zur Steuerung des elektrischen Steuerungssystems einer Montagelinie in einem Automobilwerk mittels SPS vor. Durch die Verwendung der SPS der PLC-5-Serie von Rockwell Automation und des DeviceNet-Busses lässt sich das komplexe Steuerungssystem der Endmontagehalle einfach verwalten und überwachen. Schlüsselwörter: Bus, Ethernet, DeviceNet, Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Kontaktplan (KOP), Lokales Netzwerk (LAN), Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). I. Systemübersicht: Die Förder- und Montagelinien eines Automobilwerks sind hochkomplexe Steuerungssysteme, die die Ansteuerung zahlreicher Aktoren wie Schalter, Stopps, Fangvorrichtungen, Trennschalter, Not-Aus-Schalter, Näherungsschalter, Lichtschranken, Förderbänder, Spannvorrichtungen, Hebezeuge und Hubarbeitsbühnen erfordern. Die Endmontagehalle des Phase-II-Projekts von Chery Automobile nutzt zwei Montagelinien und vier verschiedene Fahrzeugmodelle für die gemischte Linienproduktion, was zu einem hohen Automatisierungsgrad und einem komplexen Steuerungssystem führt. Das gesamte Steuerungssystem besteht aus einem zentralen Kontrollraum und vier Fernsteuerstationen, die ein werksweites industrielles LAN bilden. Die SPS der Fernsteuerschränke übermitteln den Produktionsstatus ihrer jeweiligen Bereiche über Ethernet an das Computersystem im zentralen Kontrollraum. II. Systemauswahl und Merkmale: Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) wurden entwickelt, um die sequenzielle Steuerung mit elektromagnetischen Relais in komplexen Steuerungssystemen zu ersetzen. Seit ihrer Einführung bieten sie hervorragende Entwicklungsperspektiven und eine vielversprechende Zukunft. Mit dem Aufkommen und der Anwendung von Bussteuerungen und Netzwerken sind SPS noch leistungsfähiger geworden und dringen kontinuierlich in verschiedene Branchen vor. Heute sind SPS in nahezu allen Branchen zu finden. Basierend auf den Erfahrungen unserer Automatisierungsexperten in praktischen Produktanwendungen, nach sorgfältiger Analyse von Produkten international renommierter Steuerungssystemhersteller und unter Berücksichtigung des erfolgreichen Einsatzes von SPS der Marke AB von Rockwell Automation in der ersten Projektphase, hat sich unser Unternehmen in der zweiten Phase erneut für SPS der Marke AB entschieden, um die gesamte Produktion der Werkstatt zu steuern. Als traditionsreiche Marke von Rockwell Automation genießt die Marke AB in der globalen Industriegemeinschaft einen hervorragenden Ruf. Die SPS der PLC-5-Serie, ein ausgereiftes Produkt der AB-Familie, verfügt über zahlreiche Funktionsmodule und ermöglicht die Realisierung verschiedenster komplexer Steuerungssysteme. Darüber hinaus bietet Rockwell Automation eine breite Palette leistungsstarker Softwareprogramme mit umfassender Unterstützung für AB-Produkte. Eine Reihe von SPS-Programmiersoftwarepaketen, darunter RSLogix 5, RSLogix 500, RSLogix 5000 und die SLC 500-AI-Serie, sowie die Netzwerkkonfigurationssoftware RSNetWork bieten Rockwell Automation-Produkten zuverlässige Kommunikationsmöglichkeiten, leistungsstarke Programmierfunktionen, hervorragende Diagnose- und Überwachungsfunktionen sowie operative Steuerungsfunktionen. Nach sorgfältiger Abwägung entschieden wir uns schließlich für ein Automatisierungssystem bestehend aus der speicherprogrammierbaren Steuerung PLC-5 von Rockwell Automation, der Programmiersoftware RSLogix 5, der Netzwerkkonfigurationssoftware RSNetWork und der Überwachungssoftware RSView. Dieses System steuert die gesamte Produktionslinie in der Endmontagehalle, realisiert vielfältige Funktionen und erfüllt die Anforderungen der Werkstatt an ein automatisiertes Steuerungssystem. Auch die Schweiß- und Lackieranlagen im zweiten Bauabschnitt des Chery-Projekts sind mit SPSen der Marke AB von Rockwell Automation ausgestattet. Wir wählten die CPU PLC-5/40E, die über eine große Speicherkapazität, hohe Datenverarbeitungsleistung, leistungsstarke Netzwerkfunktionen und einen Ethernet-Anschluss verfügt, wodurch ein zusätzliches Ethernet-Kommunikationsmodul überflüssig wird. Die PLC-5/40E-CPU verwendet einen Schlüsselschalter zur Umschaltung des Prozessorbetriebsmodus: 1. RUN: Im RUN-Modus können weder Programmdateien noch Datendateien erstellt oder gelöscht werden. Auch die Änderung des Betriebsmodus über die Programmiersoftware ist nicht möglich. 2. PROG: Im PROG-Modus kann der Betriebsmodus durch die Programmierung mit Software nicht geändert werden. 3. REM: Wechselt zwischen Fernprogrammierung, Ferntest und Fernbetrieb über die Programmiersoftware. Die Programmiersoftware RSLogix 5 zeichnet sich durch zuverlässige Kommunikationsfunktionen, leistungsstarke Programmierfunktionen, hervorragende Diagnose- und Überwachungsfunktionen sowie operative Steuerungsfunktionen aus: • Diagnose- und Fehlerbehebungstools • Zuverlässige Kommunikationsfunktionen • Einheitliche Projektansicht • Flexible Kontaktplanlogik • Symbolische Programmierung • Optionale Kontaktplanansicht • Einfache Kommunikationskonfiguration. Mit der Kontaktplan-Programmiersoftware RSLogix 5 lassen sich die Systemleistung optimieren, die Projektentwicklungszeit verkürzen und die Produktivität steigern. RSView32, eine SCADA-Softwareplattform von Rockwell Automation, ist benutzerfreundlich und bietet flexible Schnittstellen und leistungsstarke Funktionen. Sie ermöglicht die Entwicklung robuster integrierter Bildschirme, einschließlich: schnellem und flexiblem Bildschirmwechsel; flexiblen und effektiven Alarmierungsmethoden; Leistungsstarke Funktionen und einfache, intuitive Bedienung; flexible und praktische Einstellungen; sowie praktische Managementfunktionen. Mit RSView32 können Anwender alle mechanisierten Anlagen von der zentralen Leitwarte aus überwachen und sich so einen klaren Überblick über die Produktionssituation verschaffen. III. Systemstruktur und Konfiguration Das Kommunikationsnetzwerk von Rockwell Automation ist in drei Schichten unterteilt: Informationsschicht, Steuerungsschicht und Geräteschicht. Die Informationsschicht nutzt Ethernet für die anlagenweite Datenerfassung und Programmwartung. Die Steuerungsschicht verwendet ControlNet, DH+, DH485 und Remote-I/O-Netzwerke. Die Geräteschicht nutzt DeviceNet für die kostengünstige und hocheffiziente Informationsintegration von Geräten niedrigerer Ebenen. Rockwell Automation verwendet ein hersteller-/kundenbasiertes Kommunikationsnetzwerk, das die Übertragung zeitkritischer Steuerungsinformationen ermöglicht, während gleichzeitig andere Informationen, wie z. B. zeitunkritische Daten, übertragen werden, ohne die Übertragung zeitkritischer Daten zu beeinträchtigen. Dieses Steuerungsnetzwerk zeichnet sich durch kontinuierliche Übertragung und asynchrones Scannen von Kontaktplanprogrammen aus und überträgt Daten mit einer Rate, die der vom Benutzer in der I/O-Zuordnungstabelle festgelegten Kommunikationsrate entspricht oder diese übersteigt. Dies gewährleistet eine präzise, ​​zuverlässige und schnelle Datenübertragung, -empfang und -verarbeitung innerhalb des Steuerungsnetzwerks. Das Steuerungssystem der Endmontagewerkstatt ist ein Feldbus-Steuerungssystem auf Basis von DeviceNet. Es besteht aus einem zentralen Steuerschrank und vier Fernsteuerschränken, die mit einem Host-Computer und dem Unternehmens-Ethernet verbunden sind. Die unterste Ebene des Systems ist die Anlagensteuerungsebene, die primär für die Steuerung und Überwachung der Produktionsanlagen vor Ort zuständig ist. Das Steuerungsnetzwerk überwacht die gesamte Produktionslinie der Werkstatt online über den Host-Computer und sendet Steuerbefehle an die Anlagensteuerungsebene. Die oberste Ebene bildet das EtherNet-Netzwerk, das mit dem ERP-System (Enterprise Resource Planning) des Unternehmens verbunden ist und diesem Produktionsdaten für die gesamte Werkstatt bereitstellt. Der Hauptsteuerschrank besteht aus einem Fernsteuerschrank (I) und einem zentralen Kontrollraum. Der zentrale Kontrollraum nutzt die Konfigurationssoftware RSView32. RSView32 ist eine hochintegrierte, komponentenbasierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zur Überwachung und Steuerung von automatisierten Anlagen und Prozessen. RSView32 erweitert Ihre Möglichkeiten durch offene Technologie und bietet hohe Kompatibilität mit anderen Rockwell-Softwareprodukten, Microsoft-Produkten und Anwendungen von Drittanbietern. Neben den Funktionen einer hochwertigen HMI-Überwachungssoftware bietet RSView32 einzigartige Tools zur Maximierung der Produktivität. Die zentrale Leitwarte ist für Datenmanagement, Werkstattdatenerfassung, Alarme, Trendanalysen, Datenprotokollierung und chinesische Berichte zuständig. In der zentralen Leitwarte befindet sich ein Bedienerarbeitsplatz. Über das Bedienterminal können die Bediener den Produktionsablauf der gesamten Werkstatt detailliert einsehen und Betriebsbefehle erteilen, um die gesamte Werkstattproduktion zu steuern und so eine automatisierte Werkstattsteuerung zu realisieren. Die zentrale Leitwarte erfüllt im Wesentlichen folgende Funktionen: Steuerung: Die zentrale Leitwarte ermöglicht die Online-Echtzeitsteuerung aller im System gesteuerten Geräte, z. B. Starten und Stoppen von Geräten, manuelle oder automatische Ausführung sequenzieller Steuerungen, Umschalten der SPS-Steuerungsmodi und Ändern der Sollwerte von Feld-SPS-Parametern. Anzeigefunktionen: Grafische Darstellung des Echtzeit-Betriebsstatus der von jeder SPS-Station gesteuerten Geräte. Das System zeigt dynamisch den Prozessablauf der Produktionslinie an und ermöglicht die Auswahl detaillierter Diagramme auf mehreren Ebenen. Verschiedene Signalwerte und -bereiche werden dynamisch und anschaulich in Echtzeit über Schaltflächen, Schalter, Kontrollleuchten, Farben usw. dargestellt. Datenmanagement: Es werden Produktions-, Betriebs- und Fehlerdatenbanken eingerichtet. Datenverarbeitung: Wichtige Produktionskennzahlen werden anhand von Echtzeit- und historischen Daten berechnet. Alarmfunktionen: Bei einem Fehler in der Montagelinie betätigen die Mitarbeiter den Ruf- und Not-Aus-Schalter, wodurch die Montagelinie gestoppt, Fehlerinformationen in die Alarmtabelle eingetragen, Alarminformationen auf dem Bildschirm angezeigt und ausgedruckt sowie akustische und optische Alarme ausgelöst werden. Zusätzlich werden entsprechende dynamische Visualisierungen basierend auf den Alarminformationen angezeigt. Berichtsfunktionen: Es werden Echtzeit-, Tages-, Monats- und Jahresberichte erstellt. Sicherheitsfunktionen: Daten werden auf verschiedenen Betriebsebenen verschlüsselt und die Mitarbeiternummern sowie alle Betriebsinformationen werden protokolliert. Druckfunktionen: Berichte und Grafiken können gedruckt sowie verschiedene Ereignisse und Alarme in Echtzeit ausgedruckt werden. 3.2 Doppelachs-Plattenfördersystem Die Endmontagehalle verfügt über zwei Doppelachs-Plattenfördersysteme. Dieses System besteht aus einem Vier-Säulen-Gabelstapler-Hebezeug, einem Booster, einer Drehbühne, einem Förderband und Näherungsschaltern. Jedes Doppelbahn-Plattenfördersystem umfasst zwei parallele, rotierende Flachförderbänder und repräsentiert eine hochkomplexe Steuerungstechnik, die zu den fortschrittlichsten in China zählt. Dieses Fördersystem kann die körperliche Belastung der Mitarbeiter deutlich reduzieren und die Produktionseffizienz steigern. Das Steuerungssystem ist jedoch technisch anspruchsvoll und komplex, was die Anlagensteuerung und -inbetriebnahme extrem schwierig macht. Es stellt eine zentrale Herausforderung im Steuerungsprozess dar und erfordert eine enge Abstimmung aller Systemkomponenten, um Fehler zu vermeiden. Gleichzeitig wird ein Signal vom Steuerungssystem des Vier-Säulen-Gabelstapler-Hebezeugs erfasst, um eine nahtlose Verbindung zwischen der Hebevorrichtung und der Breitschubstangen-Stauförderkette des Doppelbahn-Plattenförderers bzw. umgekehrt zu gewährleisten und so Fehler und Störungen zu eliminieren. Zur Vermeidung von Notfällen während der Produktion ist vor Ort ein automatischer/manueller Umschaltkasten vorhanden. 3.3 Fahrzeugtyp-Streuer-Identifizierungssystem: Am Beladepunkt der Lackiererei geben die Bediener die aktuelle Streuernummer und die Fahrzeugdaten in den Computer ein. Der Computer überträgt die Streuernummer per Ethernet an die SPS, wo die Daten gespeichert werden. Gleichzeitig schreibt der Computer die Fahrzeugdaten über den Schreibkopf des Identifizierungssystems auf den Codeträger und überträgt Streuernummer und Fahrzeugdaten per Ethernet an den Host-Computer und den Speicher. Nach Abschluss der Eingabe wird ein Signal an die SPS gesendet. Der Host-Computer zeigt die entsprechenden Bildschirmeinstellungen und Parameter für die Förderanlage an und vergleicht die Informationen der SPS-Zeiger und die Computerdaten mit den Stapelinformationen der SPS. Basierend auf diesen Informationen und Anforderungen steuert der Host-Computer die Ein- und Ausfahrtschalter und stoppt die Anlage. Bei einer Fehlfunktion des Host-Computers steuert der Bediener den Betrieb manuell, bis er wieder normal funktioniert, und ruft dann die Stapelinformationen von der SPS ab, um die Anzeige wiederherzustellen. Am Wareneingang liest das Lesegerät des Identifikationssystems die Trägerinformationen und überträgt sie per Ethernet an den Host-Computer. Dieser steuert anschließend die Ein- und Ausfahrtschalter sowie die Stopps anhand der Waren- und Fahrzeugdaten. Bei einer Störung des Host-Computers greift der Bediener manuell ein. Sobald der Host-Computer wieder betriebsbereit ist, werden die Stapelinformationen von der SPS abgerufen, um die Anzeige wiederherzustellen. Am Lagerausgang steuert der Host-Computer den Stopper per Ethernet anhand der Plan- und Lagerinformationen. Bei einer Störung des Host-Computers greift der Bediener manuell ein. Am Fahrzeugträgereingang liest der Host-Computer die Trägercodeinformationen vom Lesegerät des Identifikationssystems und überträgt sie per Ethernet. Dieser steuert anschließend die Schalter und Stopper anhand der Fahrzeugdaten. Bei einer Störung des Host-Computers greift der Bediener manuell ein. Ein Lesegerät des Identifikationssystems ist an der Station vor der Hebevorrichtung der Montagelinie (ST48) installiert. Ein Anzeigecomputer und ein Drucker befinden sich am Bedienfeld. Wenn ein Fahrzeug die Station ST48 passiert, liest das Lesegerät die Trägercodeinformationen und zeigt sie auf dem Computer an. Nach Fertigstellung des Motors wird eine Meldung per Ethernet an den Computer gesendet, um die Meldung zu löschen. Der Computer kann die Informationen der drei Fahrzeuge nacheinander anzeigen und das Produktionsvolumen sowie die Parameter des Tages ausdrucken. 3.4 Streuerlager Das Streuerlager der Endmontagehalle ist in ein Lager für leere Streuer und ein Lager für lackierte Streuer unterteilt. Das Lager für lackierte Streuer besteht aus neun breiten, mit Schubstangen ausgestatteten Hängeförderketten, in denen Streuer für verschiedene Fahrzeugmodelle und unterschiedliche Farben desselben Modells gelagert werden. Das Steuerungssystem muss die Streuertypen unterscheiden können. Beim Ein- und Ausfahren von Streuern in das Lager muss der Streuertyp identifiziert und mit den Eingangsdaten verglichen werden, um zu bestimmen, in welchen Hängeförderkettenbereich der Streuer einfahren bzw. welchen er verlassen soll. Vor dem Lagerbereich für leere Streuer befindet sich ein Bereich zur Identifizierung und Reparatur defekter Streuer. Reparaturbedürftige Streuer werden zur Wartung in den Reparaturbereich transportiert, während normale, leere Streuer in das Streuerlager gelangen. IV. Fazit: Das Steuerungssystem in der Endmontagehalle stellt zwei zentrale Herausforderungen dar: Erstens hat die Gewährleistung der Betriebssicherheit der Anlagen höchste Priorität, da selbst geringfügige Störungen während der Produktion zu schwerwiegenden Unfällen und erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen können. Zweitens umfasst das Steuerungssystem komplexe, ineinandergreifende Beziehungen – vom Beladen der lackierten Karosserien auf das Produktionsband bis zum Entladen der fertigen Fahrzeuge, einschließlich der Verbindungen zwischen Prozess- und Schnellreaktionsketten. Dies erfordert eine enge Abstimmung aller Anlagenkomponenten und lässt keinen Raum für Fehler. Durch den Einsatz von Hardware- und Softwareprodukten und -technologien von Rockwell Automation wurden die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems gewährleistet und komplexe Verriegelungsaufgaben flexibel implementiert, sodass die Steuerungsanforderungen letztendlich erfüllt wurden. Das Steuerungssystem der Endmontagehalle zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad, ein großes Datenerfassungsvolumen, zahlreiche Steuerstationen und hohe Zuverlässigkeitsanforderungen aus. Durch die Verwendung von Produkten und Technologien von Rockwell Automation erfüllte das System die Designanforderungen weitgehend, demonstrierte eine gute Betriebsleistung, Stabilität und Zuverlässigkeit und wies einen hohen Grad an mechatronischer Integration auf. Darüber hinaus reduzierten das durchdachte Design, die Sicherheit und die Zuverlässigkeit des Systems die Arbeitsbelastung der Mitarbeiter, senkten die Ausfallraten der Anlagen und verbesserten die Produktionseffizienz, was letztendlich zu einhelligem Lob und positivem Feedback der Anwender führte. Referenzen: [1] Überblick über das ControlLogix-System [2] PLC-5 Benutzerhandbuch [3] RSView32 Benutzerhandbuch [4] Liao Changchu. Anwendungstechnik von speicherprogrammierbaren Steuerungen. Chongqing University Press, 2000 [5] Tang Yijian. Lokale Computernetzwerke. People's Posts and Telecommunications Press, 1989. Autorenprofil: Song Zhifang wurde 1978 am Fuße des Taihang-Gebirges geboren. Er schloss 2002 sein Studium der Elektrotechnik und Informationstechnik an der Hunan-Universität ab. Mit seiner unendlichen Liebe und Leidenschaft für Automobile trat er der SAIC Group Chery Automobile Co., Ltd. bei. Er hegt seit jeher eine große Zuneigung zur chinesischen Automobilindustrie und ist fest davon überzeugt, dass China in naher Zukunft ein Land der Automobile sein wird.