Profibus总线技术在冰箱箱体生产线中的应用

江 澜

（武汉铁路职业技术学院电子电气工程学院，湖北 武汉430000）

0 引言

冰箱箱体由外箱、内胆、绝热层、箱门与箱内附件等组成，箱体的保温性和箱门的密封性对冰箱制冷效果至关重要，所以箱体发泡、生产输送实时、枪头准确定位浇注等过程的相互配合对生产冰箱的质量起着重要的作用。传统的冰箱发泡生产线一般采用旋转夹具或矩形转盘结构。而现在为了提升生产水平，一般都采用国际上流行的直线式冰箱箱体发泡线，这种发泡线结构紧凑，工作效率高，生产安全性能高，极大地提高了产品的合格率和生产效率；同时增加了手动控制来提高生产系统的灵活性，便于设备的调试和维修。

现场总线技术是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构、全开放的通信网络，克服了传统模拟控制系统采用一对一物理连接不够网络化、智能化的问题，它适合用在实时性强、自动化程度高的复杂生产线网络中。

1 Profibus现场总线的特点

目前流行的现场总线及总线标准有很多种，其中Profibus现场总线是欧洲标准，其产品已在全球市场得到了普遍认可。

Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（OSI）为参考模型，这是使现场总线开放和可互操作的关键。用于自动化制造业的Profibus－DP主要负责完成现场级控制和分布式I／O以及其他现场设备之间的通信，它采用RS－485双绞线或光缆作为传输介质，各主站之间通过令牌的传递来决定谁获得主控权力，主站与从站之间是按主到从的方向进行传送，通信方式是点对点（用户传送数据）或广播（控制指令）。

2 冰箱生产线的结构与工艺

整个冰箱箱体发泡生产线采用的是直线式箱体发泡线，就是9台发泡模具按一定的间隔一字排开并且固定不动（模具的外夹具可以上下升降，内模固定不动），枪头注射小车往复运动进行浇注。冰箱箱体的发泡系统负责完成对箱体的发泡，主要由发泡机、注射枪头等组成。输送系统负责完成对箱体的自动控制浇注过程，主要由输送小车、注射枪头小车、拼装生产线、装配生产线、9个工位的机械模具等组成。预加热系统中的烘箱有进排风机和温度检测装置，以保证整个烘箱内的温度保持在40～60℃之间。系统整体结构如图1所示。

图2 箱体生产线控制系统结构

图1 系统整体结构

冰箱箱体发泡工艺流程：9台冰箱箱体的发泡模架结构和控制方法完全相同，并成一排，与该排平行的位置是接送箱体的地面输送小车。它主要由接送箱体的滚轮和检测箱体的光电传感器组成，有2个反方向运动的车位，一个是送箱位，一个是接箱位，车位上有传送带，配合进出箱轨道以及各个模具进出箱皮带。（1）小车从拼装生产线上接一台箱体，然后根据要箱命令送入此刻发出命令的模架中，当箱体完全进入模架后，夹具夹紧并抬起一定的角度以便等待接受来自发泡机枪头的注料。如果此时有已经发泡好的箱体，固化完成信号发出，小车会自动运动到已经固化好的模架前，接出已经发泡固化好的箱体。（2）分别有2个注射枪头，一个针对前4个工位，位于1#工位前，一个针对后5个工位，位于9#工位后。当有箱体请求需要注射时，通过计算行程，枪头准确地停在模架上方，再垂直地移动方向，能够快速准确地插入箱体注料的圆孔中，通过延时，关闭阀门、退出枪头并上移。然后判断是否还有发出请求的箱体，否则返回原位等待。枪头的水平运动速度由变频器控制，位置由伺服电机控制。（3）当箱体注射完毕后，模具开始加热一段时间，时间到，箱体和夹具由倾斜位回到水平位，松开夹具，发出出箱信号，待小车有空时来接箱，小车把箱体接出，运行到装配生产线上去。

3 箱体生产线控制系统的构成

冰箱箱体生产线确定了上位机（触摸屏）＋可编程逻辑控制器（PLC）＋Profibus－DP现场总线的整体结构。控制系统结构如图2所示。

本系统PLC选用的CPU是西门子S7－300系列S7－315－2DP，电源为PS3075A，9个工位会分别利用IM153－2的接口模块和I／O模块组成的DP从站（ET－200M智能从站），它能够将现场采集的相关数据通过总线传送给CPU，CPU做程序判断后发给从站指令，这些指令随即传送到现场的执行机构。

4 箱体生产线的硬件设计和软件设计

系统的网络组态包括主站和从站的组态，主站主要是对于电源、CPU、扩展模块IM365和一些不同类型的I／O模块进行硬件组态，从站主要包括ET－200M从站的组态和变频控制器MOVIDRIVE的组态。其中，通信端口设置、MPI地址设置、数据传输速率选择等都需要下载到PLC并进行确认。完成好的网络组态界面如图3所示。

图3 箱体生产线控制系统的硬件组态界面

程序设计采用梯形图，STEP V5.4界面好操作，编程简单，在线调试方便。

5 结语

本文介绍了基于Profibus－DP现场总线的分布式控制系统，经过调试，最后实现了PLC与各个控制单元的通讯，通过编写程序实现了冰箱箱体生产线的自动控制及其他各类需求，验证了方案的可行性和系统信息传递的可靠准确性、实时性。这种控制方式提高了生产效率，降低了生产设备的维护成本。

［1］刘良文，董鸣，赵红洲，等.PROFIBUS－DP现场总线性能分析［J］.微计算机信息，2006（25）