基于PROFIBUS-DP的汽车总装控制系统设计与研究

论文摘要

现场总线技术是当今社会的热点技术,把现场总线技术应用到汽车工业中已经成为趋势,现场总线技术在汽车生产过程中应用十分广泛,比如车身车间车身焊接采用的INTERBUS现场总线,涂装车间车身喷涂采用的PROFIBUS现场总线以及总装车间车身装配采用的ProfiNet以及PROFIBUS现场总线。本文针对国内某汽车厂总装车间的生产实际,对现场总线技术进行了分析和研究,特别是对西门子公司的PROFIBUS现场总线进行了详细的介绍,包括其协议结构、主站从站工作过程以及主站与从站的通信等。鉴于汽车厂的特殊环境,如何使系统稳定安全的运行成为设计系统首要考虑的条件。在系统设计完成之后,对系统进行相应的研究也是很有必要的,比如抗干扰技术、通信技术的研究对系统的改进和升级有重要意义。本文的重点还是在于介绍汽车厂总装车间的控制系统,文章从系统介绍、硬件设计、软件设计以及系统功能几个方面对系统进行了全面的分析与研究。本文对系统涉及的硬件进行了简单介绍,包括项目的设计规则以及硬件的选型;对系统开发所用的软件本文也有介绍,特别是对监控所用的WinCC软件进行了重点介绍,对上位监控系统的功能进行了重点阐述。在该系统软件设计中S7和WinCC是重点,对S7的功能以及使用也有介绍。西门子公司的现场总线PROFIBUS控制系统与S7-400PLC控制系统的完美融合加上西门子的监控软件WinCC在系统中的应用,使得现场控制与监控更加完美,西门子公司已经推出了PCS 7,PCS 7已经将S7和WinCC完美的融合到一起,这使得从事系统功能软件开发使用者工作更加方便。本系统设计采用了世界上领先的技术:DP从站地址交换技术,从站的地址不是初始分配的固定值,而是随着系统的运行自动获取地址,这样的设计使主站与从站之间的通信时间更短、效率更高,使得汽车输送的节拍更快,满足汽车厂有关生产率以及工艺的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及其研究意义
• 1.2 论文主要研究内容及结构组织
• 第2章 PROFIBUS 现场总线
• 2.1 现场总线简介
• 2.1.1 现场总线的概念
• 2.1.2 现场总线技术的现状和发展趋势
• 2.1.3 几种常用的现场总线
• 2.1.4 现场总线的结构特点以及技术特点
• 2.1.5 现场总线在工业网络中的作用
• 2.2 PROFIBUS 技术综述
• 2.2.1 PROFIBUS 简介
• 2.2.2 PROFIBUS 的家族成员
• 2.3 PROFIBUS 的协议结构
• 2.4 PROFIBUS-DP
• 2.4.1 PROFIBUS-DP 简介
• 2.4.2 PROFIBUS-DP 设备类型
• 2.4.3 PROFIBUS-DP 设备地址
• 第3章 总装控制系统介绍
• 3.1 系统简介
• 3.1.1 汽车总装的基本要求
• 3.1.2 汽车总装的一般顺序
• 3.2 系统设计标准
• 3.3 系统结构
• 3.3.1 网络设备
• 3.3.2 计算机系统
• 3.4 系统实现的功能简介
• 3.4.1 总装输送线的运行控制
• 3.4.2 生产计划接收
• 3.4.3 生产计划的更改
• 3.4.4 现场条码打印与比对
• 3.4.5 现场设备状态监控
• 3.4.6 历史数据记录
• 第4章 系统硬件设计
• 4.1 系统设计问题
• 4.1.1 选用现场总线的原因
• 4.1.2 现场总线技术适合场合
• 4.1.3 系统设计的思路
• 4.1.4 系统硬件安装
• 4.2 硬件介绍
• 4.2.1 PLC
• 4.2.2 触摸屏
• 4.2.3 分布式I/O
• 4.3 EMS DRIVER 系统
• 4.3.1 系统简介
• 4.3.2 系统硬件方案
• 4.3.3 系统组成
• 4.3.4 EMS Driver 的轨道系统
• 4.4 系统优化设计
• 4.4.1 能源优化
• 4.4.2 通信优化
• 第5章 上位监控以及系统软件设计
• 5.1 上位监控系统软件及功能
• 5.1.1 监控系统清单
• 5.1.2 监控软件WinCC
• 5.1.3 SQL Server 简介
• 5.1.4 监控系统功能
• 5.2 现场总线系统软件设计
• 5.2.1 电气图纸设计软件：EPLAN P8
• 5.2.2 PLC 编程软件：STEP 7
• 5.2.3 触摸屏编程软件：WinCC Flexible 2007
• 5.2.4 DP 通信测试软件：Amprolyzer
• 第6章 系统使用与维护
• 6.1 生产控制
• 6.1.1 电气控制柜
• 6.1.2 主开关
• 6.1.3 气动系统
• 6.1.4 生产技术参数
• 6.2 系统安全
• 6.2.1 安全区域
• 6.2.2 急停回路
• 6.2.3 控制锁
• 6.2.4 独立的安全设备
• 6.3 高级操作功能
• 6.3.1 HOLDING 功能
• 6.3.2 LAMP TEST 功能
• 6.3.3 单周期运行
• 6.3.4 传感器转换控制
• 6.3.5 无工件周期运行
• 6.3.6 机器人停止
• 6.3.7 机器人回原位
• 第7章 结论与展望
• 7.1 项目总结
• 7.2 项目展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文