XY628轉杯紡紗機電氣工程師設計入門之路
| 僅以此文獻給電氣工程、機電一體化及相關專業(yè)人士的初學者，希望這篇文章帶您熟悉電氣設計的一般步驟，以及設計中的方方面面。 【摘要】 本文以一個成熟設備的電氣系統(tǒng)為例，詳盡地介紹了電氣成套系統(tǒng)的設計步驟、設計理念。 【關鍵詞】 （pc or plc）、（HMI）、通訊、轉杯紡紗機、氣流紡、國產(chǎn)化。 為了詳盡明了的說明相對比較抽象的概念，下面的內(nèi)容將以浙江新亞紡織機械有限公司的XY628轉杯紡紗機的設計為范例。該產(chǎn)品的設計過程完全依照GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000標準的開發(fā)控制程序，之前征得該公司法人的同意，在不泄漏公司機密的情況下，有限使用該公司符合GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000標準的質(zhì)量手冊和設計資料。先在此表示感謝！ 一、 首先簡要介紹一下通用產(chǎn)品的設計和開發(fā)控制程序。詳細內(nèi)容請參考GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000標準，或相關標準。 1、 設計和開發(fā)的策劃： 1. 設計和開發(fā)項目的來源。 營銷部與顧客簽定的新產(chǎn)品合同或技術協(xié)議。根據(jù)總經(jīng)理批準的相應的《產(chǎn)品要求評審表》，總工下達《設計開發(fā)任務書》，并將與新產(chǎn)品有關的技術資料轉交技術部；營銷部根據(jù)市場調(diào)研或分析提出《項目建議書》，報總工審核、總經(jīng)理批準后，總工下達《設計開發(fā)任務書》，并將相關背景資料轉交技術部；技術部綜合各方面信息，提交《項目建議書》，報總工審核、總經(jīng)理批準后，總工下達《設計開發(fā)任務書》，交技術部實施；制造部根據(jù)技術革新需要，提交《項目建議書》，報總工審核、總經(jīng)理批準后，總工下達《設計開發(fā)任務書》，轉交技術部組織實施。針對電氣設計項目的來源，也大體符合以上幾種情況。通常，電氣設計是成套設備設計的一部分。 XY628轉杯紡紗機（以下簡稱XY628）項目，是在國外高檔紡機產(chǎn)品逐步國產(chǎn)化的大環(huán)境下，由企業(yè)決策者根據(jù)市場需求，經(jīng)過詳盡的論證而確定的。當然，其電氣設計的部分也據(jù)此制定?？偣は逻_的設計開發(fā)任務書，大意如下：綜合國內(nèi)外優(yōu)秀紡紗機的優(yōu)點，設計國內(nèi)一流的轉杯紡紗機，且具有自己的知識產(chǎn)權，替代進口產(chǎn)品并為中國乃至全球的紡織同仁謀求更高的利益。 2. 根據(jù)上述項目來源，確定項目負責人，將設計開發(fā)策劃的輸出轉化為《設計開發(fā)計劃書》。計劃書內(nèi)容包括： A) 設計開發(fā)的輸入、輸出、評審、驗證、確認等各階段的劃分和主要工作內(nèi)容； B) 各階段人員職責和權限、進度要求和配合單位； C) 資源配置需求，如人員、信息、設備、資金保證等及其他相關內(nèi)容。 根據(jù)企業(yè)的實際情況和項目的實際情況編制《設計開發(fā)計劃書》，這里就不列舉該公司的計劃書的詳細內(nèi)容了。 3. 設計開發(fā)策劃的輸出文件將隨著設計開發(fā)的進展，在適當時予以修改，應執(zhí)行《文件控制程序》的有關規(guī)定。 4. 設計和開發(fā)不同組別之間的接口管理。 同樣根據(jù)公司的實際和項目的繁簡程度制定部門或外協(xié)管理細則。XY628產(chǎn)品定位在百萬左右的價位。對于紡機來說，系統(tǒng)相對比較復雜，新亞公司考慮到自己技術隊伍有多次成功開發(fā)紡機產(chǎn)品的經(jīng)驗，自主開發(fā)，作了公司內(nèi)部詳盡的部門協(xié)同管理制度，保證項目的順利進展。 5. 對于組別之間重要的設計開發(fā)信息溝通，設計開發(fā)人員填寫《設計開發(fā)信息聯(lián)絡單》，由設計組負責人審批后發(fā)給相關組別。需要技術部經(jīng)理進行協(xié)調(diào)工作的，由技術部經(jīng)理審批后組織協(xié)調(diào)。 2、 設計和開發(fā)的輸入 1、 設計開發(fā)輸入應包括以下內(nèi)容： 產(chǎn)品主要功能、性能要求。這些要求主要來自顧客或市場的需求與期望，一般應包含在合同、定單或項目建議書中用的法律、法規(guī)要求，對國家強制性標準一定要滿足；以前類似設計提供的適用信息；對確定產(chǎn)品的安全性和適用性致關重要的特性要求，包括安全、包裝、運輸、貯存、維護及環(huán)境等。 2、 設計開發(fā)的輸入應形成文件，并填寫《設計開發(fā)輸入清單》，附有各類相關的資料。 3、 技術部經(jīng)理組織有關設計開發(fā)人員和相關部門對設計開發(fā)輸入進行評審，對其中不完美、含糊或矛盾的要求作出澄清和解決，確保設計開發(fā)的輸入滿足任務書的要求。 3、 計和開發(fā)的輸出（初稿）。 設計開發(fā)人員根據(jù)設計開發(fā)任務書、方案及計劃等開展設計開發(fā)工作，并編制相應的設計開發(fā)輸出文件。設計開發(fā)輸出文件應以能針對設計開發(fā)輸入進行驗證的形式來表達，以便開證明滿足輸入要求，為生產(chǎn)運作提供適當?shù)男畔⒃O計開發(fā)輸出文件因產(chǎn)品不同而不同，可包括指導生產(chǎn)、包裝等活動的圖樣和文件；如零件圖、部件圖、總裝圖、電氣原理圖、生產(chǎn)工藝及包裝設計等；包含或引用驗收準則；標準件，外協(xié)、外購件清單，質(zhì)量重要度分級明細表及采購物資分類明細等；產(chǎn)品技術規(guī)范或企業(yè)標準。根據(jù)產(chǎn)品特點規(guī)定對安全和正常使用致關重要的產(chǎn)品特性，包括安裝、使用、搬運、維護及處置的要求。由項目負責人對輸出文件進行審核，并填寫“設計開發(fā)輸出清單”。技術部經(jīng)理批準輸出文件后，加蓋“初稿”印章才能發(fā)放。 這一部分是設計工作的主體部分。下面有章節(jié)重點講解電氣設計的內(nèi)容。 4、 設計和開發(fā)的評審。 在設計開發(fā)的適當階段應進行系統(tǒng)的、綜合的評審，一般由設計項目負責人提出申請，技術部經(jīng)理批準并組織相關人員和部門進行。應在設計開發(fā)計劃中明確評審的階段、達到的目標、參加人員及職責等，并按照計劃進行評審；評審的目的是評價滿足階段設計開發(fā)要求及對應于內(nèi)外部資源的適宜性、滿足總體設計輸入要求的充分性及達到設定目標的程度；識別和預測問題的部位和不足；提出糾正措施，以確保最終設計滿足顧客的要求；根據(jù)需要也可安排計劃外的適當階段評審，但應提前明確時間、評審方法、參加人員及職責等。項目負責人根據(jù)評審結果，填寫《設計開發(fā)評審報告》，對評審作出結論，報技術部經(jīng)理審核、總工批準后發(fā)到相關單位，根據(jù)需要采取相應的改進或糾正措施，技術部負責跟蹤記錄措施的執(zhí)行情況，填寫在《設計開發(fā)評審報告》的相應欄目內(nèi)。 5、 設計和（或）開發(fā)的驗證。 根據(jù)評審通過的設計開發(fā)初稿制作樣機。質(zhì)檢科負責對樣相進行型式試驗或送權威檢測機構檢測，并出具檢測報告。對樣機的部分設計或功能、性能，可引用已證實的類似設計的有關證據(jù)，作為本次設計的驗證依據(jù)。在設計開發(fā)的適當階段也可以進行驗證，可采用與已證實的類似設計進行比較、計算驗證、模擬試驗等。項目負責人綜合所有驗證結果，編制《設計開發(fā)驗證報告》，記錄驗證的結果及跟蹤的措施，報總工批準，確保設計開發(fā)輸入中每一項性能、功能指標都有相應的驗證記錄。樣機驗證通過后，技術部組織各相關部門對小批生產(chǎn)的可行性進行評審，填寫《試產(chǎn)報告》、報總工審核、總經(jīng)理批準后，技術部指導生產(chǎn)進行小批試產(chǎn)（數(shù)量不大于20件）。質(zhì)管部對小批試產(chǎn)的產(chǎn)品進行檢驗或試驗，出具相應的檢測報告，生產(chǎn)部對其工藝進行驗證并出具工藝驗證報告； 部出具物資批量供應可行性報告；財務部出具成本核算報告；技術部綜合上述情況，填寫《試產(chǎn)總結報告》，報總工審核、總經(jīng)理批準后，作為批量生產(chǎn)的依據(jù)。 6、 設計和（或）開發(fā)確認。 確認的目的是證明產(chǎn)品能夠滿足預期的使用要求。通常應在產(chǎn)品交付之前（如單件產(chǎn)品）或產(chǎn)品實施（如指產(chǎn)品）之前完成。如需經(jīng)用戶使用一段時間才能完成確認工作的，應在可能的適用范圍內(nèi)實現(xiàn)局部確認。根據(jù)產(chǎn)品的特點，可以選擇下述幾種確認方式之一： A) 技術部組織召開新產(chǎn)品鑒定會，邀請有關專家、用戶參加，提交《新產(chǎn)品鑒定報告》，即對設計開發(fā)予以確認； B) 試產(chǎn)合格的產(chǎn)品，由供銷科聯(lián)系交顧客使用一段時間，供銷科提交《客戶試用報告》，說明顧客對試樣符合標準或合同要求的滿意程度及對適用性的評價，顧客滿意即對設計開發(fā)予以確認； C) 新產(chǎn)品可送往國家授權的試驗室進行型式試驗并出具合格報告，并提供用戶使用滿意的報告，即為對設計開發(fā)予以確認。 上述報告及相關資料為確認的結果，技術部對此結果進行分析，根據(jù)需要采取相應的跟蹤和改進措施，并填寫在《設計開發(fā)往處聯(lián)絡單》上傳遞給相關部門執(zhí)行，以確保設計開發(fā)的產(chǎn)品滿足顧客預期的使用要求。 7、 設計和（或）開發(fā)正稿。 通過設計開發(fā)確認后，技術部項目負責人將所有的設計開發(fā)輸出文件整理成正稿，送交檔案室歸檔。 8、 設計和（或）開發(fā)更改的控制。 計開發(fā)的更改發(fā)生在設計開發(fā)、生產(chǎn)和保障的整個壽命周期中，設計開發(fā)人員應正確識別和評估設計更改對產(chǎn)品的原材料使用、生產(chǎn)過程、使用性能、安全性、可靠性等方面帶來的影響。設計開發(fā)的更改提出部門應填寫《文件更改申請》，并附上相關資料，報總工批準后方可進行更改。 A) 在設計開發(fā)初稿的更改 在設計開發(fā)過程中，設計開發(fā)人員可在設計開發(fā)初稿上直接劃改（應簽名）或重新編制相應的初稿，執(zhí)行《文件控制程序》及《設計、工藝文件管理規(guī)定》。 B) 在設計開發(fā)正稿的更改 產(chǎn)品定型后如需更改設計，更改建議人可將更改的建議填寫在《設計開發(fā)往處聯(lián)絡單》中提交技術部，由相關設計人根據(jù)可行性和必要性填寫《文件更改申請》，并附上相關資料，報總工批準后方可進行更改，執(zhí)行《文件控制程序》及《設計、工藝文件管理規(guī)定》。 C) 當更改涉及到主要技術參數(shù)和功能、性能指標的改變，或人身安全及相關法律法規(guī)要求時，應對更改進行適當?shù)尿炞C和確認，經(jīng)總工批準后才能實施。 9、相關記錄 《項目建議書》 《設計開發(fā)任務書》 《設計開發(fā)方案》 《設計開發(fā)計劃書》 《設計開發(fā)輸入清單》 《設計開發(fā)往處聯(lián)絡單》 《設計開發(fā)評審報告》 《設計開發(fā)驗證報告》 《設計開發(fā)輸出清單》 《試產(chǎn)報告》 《試產(chǎn)總結報告》 《客戶試用報告》 《新產(chǎn)品鑒定報告》 《產(chǎn)品要求評審表》 《文件更改申請單》 二、 下面就進入我們講解的重點內(nèi)容。也就是參照XY628電氣系統(tǒng)設計作詳細說明。由于技術保密的需要，我會更換或隱含現(xiàn)行系統(tǒng)元件規(guī)格或品牌，大家從中學習設計的思路過程即可。 1、 系統(tǒng)構架 深入了解被控制系統(tǒng)，這一部是系統(tǒng)設計的基礎。設計前應熟悉圖紙資料，深入調(diào)查研究，與工藝、機械方面的技術人員和現(xiàn)場操作人員密切配合，共同討論。然后是于硬件有關的設計。首先，確定系統(tǒng)輸入元件（如按鈕、指令開關、限位開關、接近開關、傳感器、變送器）和輸出元件（如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等）的型號。然后根據(jù)操作任務和操作方式，確定操作面板所需元件。如指示燈、文本顯示器、觸摸屏等。第三，確定PLC的輸入點和輸出點。并且列表進行統(tǒng)計。在表中標明個信號的意義和類型。第四確定PLC的型號和硬件配置。如確定CPU模塊的型號，擴展模塊的型號和快數(shù)。第五，給個輸入、輸出變量分配地址，梯形圖中變量的地址和PLC的外部接線端子是一致的。這一步為繪制硬件接線圖做好了準備，也為梯形圖的設計做好了準備。第六，畫出PLC的外部硬件接線圖以及其他電器原理圖和接線圖。第七，畫出操作站和控制柜面板的機械布置圖和內(nèi)部的機械安裝圖。第八，建立符號表。這有利于程序的設計和閱讀。 對于XY628系統(tǒng)，分為車頭控制部分和車身控制部分。 車頭部分要實現(xiàn)的是系統(tǒng)的順序啟動、順序停止、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、提供友善的用戶界面。Plc控制三個變頻器運行，并且保證系統(tǒng)傳動的準確度達到一定標準。另外控制10個接觸器，包括兩個星三角轉換。Plc實現(xiàn)同車身的數(shù)據(jù)交換. 車身系統(tǒng)分為相對獨立的12節(jié)（節(jié)數(shù)目可根據(jù)實際靈活擴充或者縮減）。每一節(jié)要實現(xiàn)本節(jié)當中16個錠位的半自動接頭動作，數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及和上位機的通訊。每一錠有2個輸入，一個是接頭指令輸入，一個是斷紗信號輸入。有四個輸出，分別是斷紗指示燈、沉紗電磁鐵、落筒電磁鐵、喂棉電磁鐵。包括車頭，總計1160多點。 2、 設計流程圖、梯形圖 首先應根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定用戶程序的基本結構，畫出程序流程圖或數(shù)字量控制系統(tǒng)的順序功能圖。銅門是編程的主要依據(jù)，應盡可能地準確和詳細。 XY628的車頭部分的梯形圖設計遵循了通用性和專用性相結合，著重應用模塊化程序，程序的可移植性能，可讀性好。整個梯形圖中都是子程序的應用，這樣的程序條理分明，掃描周期短。簡要流程圖如下,框圖中我省去了流轉條件，實際的應用中當然是不可或缺的。這樣的模塊化結構是可以借鑒在其他工程中。 中段車身的梯形圖程序設計，也是模塊化結構，包括初始化、接頭控制、數(shù)據(jù)處理、通訊控制等等。 只有思路清晰的梯形圖流程圖才能有良好的程序。才不至于把程序搞的 |
