SigmatekPLC和工业PC在三菱电梯中的应用———电梯轿门涂胶生产

　　上海三菱电梯有限公司是一家提供电梯、自动扶梯的中日合资企业，是中国最大的电梯生产企业之一，近年来市场占有率均持续保持第一。


      随着我国房地产业的迅速发展，也带来了电梯制造业的繁荣和激烈竞争，作为中国电梯行业领头羊的上海三菱，面临着巨大的压力和竞争挑战。为了保持领先优势，在降低制造成本的同时也能增大产量来满足订单的需求，上海三菱电梯着手进行生产设备的改造和添置。
     电梯的轿门(即电梯门)是整个电梯最直接接触乘客的部分之一，每部电梯都会使用到几十甚至上百块轿门。一般的轿门均采用不锈钢或者类似的材料进行制造。为了美观，轿门板和其他工件的连接不能使用焊接、螺栓或者铆钉，而是要使用某种金属专用粘合剂。以前，专用的粘合剂的涂敷需要熟练的技术工人手工操作，但是涂抹的均匀度和速度都不能让人满意。同时，在凝固的时候没有专门的恒温加热设备，自然凝固的粘合质量难以控制。对于这个电梯中关键部件的制造，上海三菱电梯决定定做全新的专用生产线，在轿门涂胶这个工艺环节上进一步保证产品质量，提高生产效率。

流水线的工艺流程
　　在这套生产流水线的解决方案中，预加工好的不锈钢轿门板先在前处理工作台上进行清洁，然后送入涂胶平台，按照预先设定好的图案和涂胶量由全自动喷枪自动进行涂敷。操作工人确认涂敷无误后再在门板上安放好需要粘接的其他工件。


     在涂胶完毕之后，门板被送入加载平台，加载平台将自动运行，把门板送入烘箱内进行加热。
     烘箱内一共有4层，每层4个，一共16个工位，可以同时容纳16块门板进行加热，促使胶水凝固。每个工位的温度都是进行独立控制的，以确保升降温的平滑性。同时，其加热时间也都是单独进行计时，以保证不会有胶水被过分加热或者加热不足而导致质量问题。
     这样，在预先设定好温度下，加热了设定的时间之后，门板会自动被送出烘箱，通过卸载平台放置到检查台上，经工人确认没有质量问题之后送进下个加工工段使用。至此整块电梯轿门涂胶加工完毕。
  
解决方案
     经过多方比较，上海三菱电梯决定采用由奥地利Sigmatek公司生产的DIAS系列PLC和工业PC产品作为中央控制系统。
     整个中央控制系统包括一台PCT121 工业PC担当的SoftPLC CPU。伺服控制模块一组，用以控制用3轴伺服电机驱动的涂胶平台。数字量和模拟量的输入输出模块若干，负责外围液压、气动以及变频器等执行设备的控制。此外还通过通讯端口同美国生产的专用胶水泵送、计量和喷枪系统进行通讯，共同配合使用。


     PCT121工业PC不同于传统意义上的工控机。它采用了10.4寸TFT真彩液晶显示触摸屏，具有极佳的显示效果。整个系统的各种参数均在这个界面上进行显示。而PCT121的处理器采用300MHz Intel Celeron芯片，内存64MB，内建10GB的硬盘。不论是运算的速度，还是针对生产数据的存储空间都可以说是绰绰有余。而其操作系统则是采用Sigmatek LASAL OS，而不是稳定性欠佳的Windows平台，保证了整个系统365X24小时连续运行的稳定性。
     在3轴伺服电机驱动的涂胶平台方面，整个系统采用了3套YASKAWA安川交流伺服。可通过进行X、Y两轴联动画出任意的平面曲线。通过Z轴调整涂胶喷头的高度，以便适应不同的厚度。所有伺服控制程序的运算由PCT121进行，再由Sigmatek的伺服控制模块进行发出和接受位置控制和编码器反馈的信号来进行闭环控制。
     除去需要控制伺服涂胶，侦测各类限位开关信号和控制液压输送回路之外，PCT121还需要进行16路的PID温度闭环控制。通过16组电加热丝以及变频器带动的风冷机构之间的交替动作，可以精确地独立控制每个门板的温度，精度达正负0.5度。
     除了上述的工作之外，PCT121还需要计算每块门板的加热时间，还要保证各个工作之间的互锁保护等等任务。
  
后期改造工程
     整套生产线于2002年底投产之后一直运行正常，为上海三菱电梯的增产增效做出了贡献。在将近一年的使用之后，上海三菱电梯决定将这套生产线的控制系统并入工厂ERP的监控网络之内，这是当初设计制造的时候所没有提出的要求。
      所幸，Sigmatek的软硬件系统均具有良好的开放性和可扩展性，系统程序也非常容易进行修改和升级。经过双方的沟通，鼎茂兴公司技术人员用数天的时间进行讲解和培训，最后，和上海三菱电梯的工程师一起进行了将该生产线并入ERP系统的改造。


     由于PCT121工业PC自带有以太网接口，所以省去了扩展硬件的麻烦。通过简单地配置启动参数，直接将PCT121定义好IP地址、DNS、默认网关等参数，便顺利接入了车间现场的交换机，并路由成功。由于LASAL采用变量的方式取代了一般PLC编程的地址定义方式，所以在后期的修改上就变得极为简单。工程师们根据ERP系统所需要读取的生产参数，对应找到了原程序中的各个LASAL系统变量，这样就可以直接修改程序来实现进行发送和读取的相关功能了。经过一段时间的程序编写和调试，PCT121顺利和SAP R/3以及mySAP.com完成了信息的交换。ERP可以直接地实时得知生产线的当前值班职工编号、生产产品型号、产量、累积产量、设备状态、报警信号等等信息，还可以上传备份生产数据，甚至可以直接远程控制生产线紧急停车。至此这条轿门涂胶生产线已经成功地和上海三菱电梯的ERP系统完成了整合。
  
SIGEMTEK应用优点

1. 编程简便快捷，更易于修改和扩展；
2. 实现了双轴联动的高效率运行，确保精度；
3. 强大的处理性能保证了多路PID温度控制的可靠性；
4. 人机界面上对工艺过程实时监控和动画显示，能够
5. 高度可拓展性保证了系统升级，更新和生产规模化的简便。