Sigmatek PLC和工業(yè)PC應(yīng)用在三菱電梯中
上海三菱電梯有限公司是一家提供電梯、自動扶梯的中日合資企業(yè)，是中國最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)之一，近年來市場占有率均持續(xù)保持第一。
隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也帶來了電梯制造業(yè)的繁榮和激烈競爭，作為中國電梯行業(yè)領(lǐng)頭羊的上海三菱，面臨著巨大的壓力和競爭挑戰(zhàn)。為了保持領(lǐng)先優(yōu)勢，在降低制造成本的同時也能增大產(chǎn)量來滿足訂單的需求，上海三菱電梯著手進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的改造和添置。
電梯的轎門（即電梯門）是整個電梯最直接接觸乘客的部分之一，每部電梯都會使用到幾十甚至上百塊轎門。一般的轎門均采用不銹鋼或者類似的材料進(jìn)行制造。為了美觀，轎門板和其他工件的連接不能使用焊接、螺栓或者鉚釘，而是要使用某種金屬專用粘合劑。以前，專用的粘合劑的涂敷需要熟練的技術(shù)工人手工操作，但是涂抹的均勻度和速度都不能讓人滿意。同時，在凝固的時候沒有專門的恒溫加熱設(shè)備，自然凝固的粘合質(zhì)量難以控制。對于這個電梯中關(guān)鍵部件的制造，上海三菱電梯決定定做全新的專用生產(chǎn)線，在轎門涂膠這個工藝環(huán)節(jié)上進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。
流水線的工藝流程
在這套生產(chǎn)流水線的解決方案中，預(yù)加工好的不銹鋼轎門板先在前處理工作臺上進(jìn)行清潔，然后送入涂膠平臺，按照預(yù)先設(shè)定好的圖案和涂膠量由全自動噴槍自動進(jìn)行涂敷。操作工人確認(rèn)涂敷無誤后再在門板上安放好需要粘接的其他工件。
在涂膠完畢之后，門板被送入加載平臺，加載平臺將自動運(yùn)行，把門板送入烘箱內(nèi)進(jìn)行加熱。
烘箱內(nèi)一共有4層，每層4個，一共16個工位，可以同時容納16塊門板進(jìn)行加熱，促使膠水凝固。每個工位的溫度都是進(jìn)行獨(dú)立控制的，以確保升降溫的平滑性。同時，其加熱時間也都是單獨(dú)進(jìn)行計時，以保證不會有膠水被過分加熱或者加熱不足而導(dǎo)致質(zhì)量問題。
這樣，在預(yù)先設(shè)定好溫度下，加熱了設(shè)定的時間之后，門板會自動被送出烘箱，通過卸載平臺放置到檢查臺上，經(jīng)工人確認(rèn)沒有質(zhì)量問題之后送進(jìn)下個加工工段使用。至此整塊電梯轎門涂膠加工完畢。
解決方案
經(jīng)過多方比較，上海三菱電梯決定采用由奧地利Sigmatek公司生產(chǎn)的DIAS系列PLC和工業(yè)PC產(chǎn)品作為中央控制系統(tǒng)。
整個中央控制系統(tǒng)包括一臺PCT121 工業(yè)PC擔(dān)當(dāng)?shù)腟oftPLC CPU。伺服控制模塊一組，用以控制用3軸伺服電機(jī)驅(qū)動的涂膠平臺。數(shù)字量和模擬量的輸入輸出模塊若干，負(fù)責(zé)外圍液壓、氣動以及變頻器等執(zhí)行設(shè)備的控制。此外還通過通訊端口同美國生產(chǎn)的專用膠水泵送、計量和噴槍系統(tǒng)進(jìn)行通訊，共同配合使用。
PCT121工業(yè)PC不同于傳統(tǒng)意義上的工控機(jī)。它采用了10.4寸TFT真彩液晶顯示觸摸屏，具有極佳的顯示效果。整個系統(tǒng)的各種參數(shù)均在這個界面上進(jìn)行顯示。而PCT121的處理器采用300MHz Intel Celeron芯片，內(nèi)存64MB，內(nèi)建10GB的硬盤。不論是運(yùn)算的速度，還是針對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲空間都可以說是綽綽有余。而其操作系統(tǒng)則是采用Sigmatek LASAL OS，而不是穩(wěn)定性欠佳的Windows平臺，保證了整個系統(tǒng)365X24小時連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
在3軸伺服電機(jī)驅(qū)動的涂膠平臺方面，整個系統(tǒng)采用了3套YASKAWA安川交流伺服。可通過進(jìn)行X、Y兩軸聯(lián)動畫出任意的平面曲線。通過Z軸調(diào)整涂膠噴頭的高度，以便適應(yīng)不同的厚度。所有伺服控制程序的運(yùn)算由PCT121進(jìn)行，再由Sigmatek的伺服控制模塊進(jìn)行發(fā)出和接受位置控制和編碼器反饋的信號來進(jìn)行閉環(huán)控制。
除去需要控制伺服涂膠，偵測各類限位開關(guān)信號和控制液壓輸送回路之外，PCT121還需要進(jìn)行16路的PID溫度閉環(huán)控制。通過16組電加熱絲以及變頻器帶動的風(fēng)冷機(jī)構(gòu)之間的交替動作，可以精確地獨(dú)立控制每個門板的溫度，精度達(dá)正負(fù)0.5度。
除了上述的工作之外，PCT121還需要計算每塊門板的加熱時間，還要保證各個工作之間的互鎖保護(hù)等等任務(wù)。
后期改造工程
整套生產(chǎn)線于2002年底投產(chǎn)之后一直運(yùn)行正常，為上海三菱電梯的增產(chǎn)增效做出了貢獻(xiàn)。在將近一年的使用之后，上海三菱電梯決定將這套生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)并入工廠ERP的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，這是當(dāng)初設(shè)計制造的時候所沒有提出的要求。
所幸，Sigmatek的軟硬件系統(tǒng)均具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，系統(tǒng)程序也非常容易進(jìn)行修改和升級。經(jīng)過雙方的溝通，鼎茂興公司技術(shù)人員用數(shù)天的時間進(jìn)行講解和培訓(xùn)，最后，和上海三菱電梯的工程師一起進(jìn)行了將該生產(chǎn)線并入ERP系統(tǒng)的改造。
由于PCT121工業(yè)PC自帶有以太網(wǎng)接口，所以省去了擴(kuò)展硬件的麻煩。通過簡單地配置啟動參數(shù)，直接將PCT121定義好IP地址、DNS、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)，便順利接入了車間現(xiàn)場的交換機(jī)，并路由成功。由于LASAL采用變量的方式取代了一般PLC編程的地址定義方式，所以在后期的修改上就變得極為簡單。工程師們根據(jù)ERP系統(tǒng)所需要讀取的生產(chǎn)參數(shù)，對應(yīng)找到了原程序中的各個LASAL系統(tǒng)變量，這樣就可以直接修改程序來實(shí)現(xiàn)進(jìn)行發(fā)送和讀取的相關(guān)功能了。經(jīng)過一段時間的程序編寫和調(diào)試，PCT121順利和SAP R/3以及mySAP.com完成了信息的交換。ERP可以直接地實(shí)時得知生產(chǎn)線的當(dāng)前值班職工編號、生產(chǎn)產(chǎn)品型號、產(chǎn)量、累積產(chǎn)量、設(shè)備狀態(tài)、報警信號等等信息，還可以上傳備份生產(chǎn)數(shù)據(jù)，甚至可以直接遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)線緊急停車。至此這條轎門涂膠生產(chǎn)線已經(jīng)成功地和上海三菱電梯的ERP系統(tǒng)完成了整合。
SIGEMTEK應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
1. 編程簡便快捷，更易于修改和擴(kuò)展；
2. 實(shí)現(xiàn)了雙軸聯(lián)動的高效率運(yùn)行，確保精度；
3. 強(qiáng)大的處理性能保證了多路PID溫度控制的可靠性；
4. 人機(jī)界面上對工藝過程實(shí)時監(jiān)控和動畫顯示，能夠
5. 高度可拓展性保證了系統(tǒng)升級，更新和生產(chǎn)規(guī)模化的簡便。
隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也帶來了電梯制造業(yè)的繁榮和激烈競爭，作為中國電梯行業(yè)領(lǐng)頭羊的上海三菱，面臨著巨大的壓力和競爭挑戰(zhàn)。為了保持領(lǐng)先優(yōu)勢，在降低制造成本的同時也能增大產(chǎn)量來滿足訂單的需求，上海三菱電梯著手進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的改造和添置。
電梯的轎門（即電梯門）是整個電梯最直接接觸乘客的部分之一，每部電梯都會使用到幾十甚至上百塊轎門。一般的轎門均采用不銹鋼或者類似的材料進(jìn)行制造。為了美觀，轎門板和其他工件的連接不能使用焊接、螺栓或者鉚釘，而是要使用某種金屬專用粘合劑。以前，專用的粘合劑的涂敷需要熟練的技術(shù)工人手工操作，但是涂抹的均勻度和速度都不能讓人滿意。同時，在凝固的時候沒有專門的恒溫加熱設(shè)備，自然凝固的粘合質(zhì)量難以控制。對于這個電梯中關(guān)鍵部件的制造，上海三菱電梯決定定做全新的專用生產(chǎn)線，在轎門涂膠這個工藝環(huán)節(jié)上進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。
流水線的工藝流程
在這套生產(chǎn)流水線的解決方案中，預(yù)加工好的不銹鋼轎門板先在前處理工作臺上進(jìn)行清潔，然后送入涂膠平臺，按照預(yù)先設(shè)定好的圖案和涂膠量由全自動噴槍自動進(jìn)行涂敷。操作工人確認(rèn)涂敷無誤后再在門板上安放好需要粘接的其他工件。
在涂膠完畢之后，門板被送入加載平臺，加載平臺將自動運(yùn)行，把門板送入烘箱內(nèi)進(jìn)行加熱。
烘箱內(nèi)一共有4層，每層4個，一共16個工位，可以同時容納16塊門板進(jìn)行加熱，促使膠水凝固。每個工位的溫度都是進(jìn)行獨(dú)立控制的，以確保升降溫的平滑性。同時，其加熱時間也都是單獨(dú)進(jìn)行計時，以保證不會有膠水被過分加熱或者加熱不足而導(dǎo)致質(zhì)量問題。
這樣，在預(yù)先設(shè)定好溫度下，加熱了設(shè)定的時間之后，門板會自動被送出烘箱，通過卸載平臺放置到檢查臺上，經(jīng)工人確認(rèn)沒有質(zhì)量問題之后送進(jìn)下個加工工段使用。至此整塊電梯轎門涂膠加工完畢。
解決方案
經(jīng)過多方比較，上海三菱電梯決定采用由奧地利Sigmatek公司生產(chǎn)的DIAS系列PLC和工業(yè)PC產(chǎn)品作為中央控制系統(tǒng)。
整個中央控制系統(tǒng)包括一臺PCT121 工業(yè)PC擔(dān)當(dāng)?shù)腟oftPLC CPU。伺服控制模塊一組，用以控制用3軸伺服電機(jī)驅(qū)動的涂膠平臺。數(shù)字量和模擬量的輸入輸出模塊若干，負(fù)責(zé)外圍液壓、氣動以及變頻器等執(zhí)行設(shè)備的控制。此外還通過通訊端口同美國生產(chǎn)的專用膠水泵送、計量和噴槍系統(tǒng)進(jìn)行通訊，共同配合使用。
PCT121工業(yè)PC不同于傳統(tǒng)意義上的工控機(jī)。它采用了10.4寸TFT真彩液晶顯示觸摸屏，具有極佳的顯示效果。整個系統(tǒng)的各種參數(shù)均在這個界面上進(jìn)行顯示。而PCT121的處理器采用300MHz Intel Celeron芯片，內(nèi)存64MB，內(nèi)建10GB的硬盤。不論是運(yùn)算的速度，還是針對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲空間都可以說是綽綽有余。而其操作系統(tǒng)則是采用Sigmatek LASAL OS，而不是穩(wěn)定性欠佳的Windows平臺，保證了整個系統(tǒng)365X24小時連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
在3軸伺服電機(jī)驅(qū)動的涂膠平臺方面，整個系統(tǒng)采用了3套YASKAWA安川交流伺服。可通過進(jìn)行X、Y兩軸聯(lián)動畫出任意的平面曲線。通過Z軸調(diào)整涂膠噴頭的高度，以便適應(yīng)不同的厚度。所有伺服控制程序的運(yùn)算由PCT121進(jìn)行，再由Sigmatek的伺服控制模塊進(jìn)行發(fā)出和接受位置控制和編碼器反饋的信號來進(jìn)行閉環(huán)控制。
除去需要控制伺服涂膠，偵測各類限位開關(guān)信號和控制液壓輸送回路之外，PCT121還需要進(jìn)行16路的PID溫度閉環(huán)控制。通過16組電加熱絲以及變頻器帶動的風(fēng)冷機(jī)構(gòu)之間的交替動作，可以精確地獨(dú)立控制每個門板的溫度，精度達(dá)正負(fù)0.5度。
除了上述的工作之外，PCT121還需要計算每塊門板的加熱時間，還要保證各個工作之間的互鎖保護(hù)等等任務(wù)。
后期改造工程
整套生產(chǎn)線于2002年底投產(chǎn)之后一直運(yùn)行正常，為上海三菱電梯的增產(chǎn)增效做出了貢獻(xiàn)。在將近一年的使用之后，上海三菱電梯決定將這套生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)并入工廠ERP的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，這是當(dāng)初設(shè)計制造的時候所沒有提出的要求。
所幸，Sigmatek的軟硬件系統(tǒng)均具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，系統(tǒng)程序也非常容易進(jìn)行修改和升級。經(jīng)過雙方的溝通，鼎茂興公司技術(shù)人員用數(shù)天的時間進(jìn)行講解和培訓(xùn)，最后，和上海三菱電梯的工程師一起進(jìn)行了將該生產(chǎn)線并入ERP系統(tǒng)的改造。
由于PCT121工業(yè)PC自帶有以太網(wǎng)接口，所以省去了擴(kuò)展硬件的麻煩。通過簡單地配置啟動參數(shù)，直接將PCT121定義好IP地址、DNS、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)，便順利接入了車間現(xiàn)場的交換機(jī)，并路由成功。由于LASAL采用變量的方式取代了一般PLC編程的地址定義方式，所以在后期的修改上就變得極為簡單。工程師們根據(jù)ERP系統(tǒng)所需要讀取的生產(chǎn)參數(shù)，對應(yīng)找到了原程序中的各個LASAL系統(tǒng)變量，這樣就可以直接修改程序來實(shí)現(xiàn)進(jìn)行發(fā)送和讀取的相關(guān)功能了。經(jīng)過一段時間的程序編寫和調(diào)試，PCT121順利和SAP R/3以及mySAP.com完成了信息的交換。ERP可以直接地實(shí)時得知生產(chǎn)線的當(dāng)前值班職工編號、生產(chǎn)產(chǎn)品型號、產(chǎn)量、累積產(chǎn)量、設(shè)備狀態(tài)、報警信號等等信息，還可以上傳備份生產(chǎn)數(shù)據(jù)，甚至可以直接遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)線緊急停車。至此這條轎門涂膠生產(chǎn)線已經(jīng)成功地和上海三菱電梯的ERP系統(tǒng)完成了整合。
SIGEMTEK應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
1. 編程簡便快捷，更易于修改和擴(kuò)展；
2. 實(shí)現(xiàn)了雙軸聯(lián)動的高效率運(yùn)行，確保精度；
3. 強(qiáng)大的處理性能保證了多路PID溫度控制的可靠性；
4. 人機(jī)界面上對工藝過程實(shí)時監(jiān)控和動畫顯示，能夠
5. 高度可拓展性保證了系統(tǒng)升級，更新和生產(chǎn)規(guī)模化的簡便。
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