文鴻濤+高健+貢軍武

摘 要：本文主要分析了沖壓生產(chǎn)線設(shè)備存在的問題并提出相應(yīng)的改進策略，又對改進過程中較為重要的現(xiàn)場總線技術(shù)原理和變頻器與PLC通信技術(shù)連接的原理進行了詳細介紹，以期通過技術(shù)的提高完成沖壓自動化生產(chǎn)線設(shè)備的功能擴展和改造。

關(guān)鍵詞：自動化；生產(chǎn)線；改造技術(shù)；功能；擴展

中圖分類號：TG38 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國經(jīng)濟在不斷發(fā)展的同時，制造業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，如果我國想在世界工廠中得到一定的社會地位，那么我國就需要提高生產(chǎn)技術(shù)，將效率比較低的人工生產(chǎn)線變?yōu)樽詣踊a(chǎn)線。

1.手動壓機生產(chǎn)線自動化改造目的及意義

現(xiàn)代自動化沖壓生產(chǎn)線具有高速化、連續(xù)化和自動化的特點，生產(chǎn)設(shè)備向著更大型化研發(fā)，生產(chǎn)線設(shè)備的增加和自動化程度的提高，速度不斷提高，減輕了勞動者的勞動強度，減少了因人工操作原因?qū)е碌馁|(zhì)量缺陷問題的概率，企業(yè)生產(chǎn)速度顯著提高，促進了企業(yè)的經(jīng)濟效益的提高和國家經(jīng)濟增長。

2.技術(shù)特點

2.1 我公司承接了南維柯沖壓二廠的設(shè)備升級改造工程，根據(jù)南維柯沖壓二廠設(shè)備現(xiàn)狀：原設(shè)備為20世紀80年代制造，其主電機使用意大利直流調(diào)速電機，控制系統(tǒng)為繼電器控制，由于年代久遠控制部分老化嚴重，很多部件在市場上已經(jīng)找不到相應(yīng)的備件；同時對整線實行全線貫通自動化改造，即壓機間增加送料機器人、線首增加柴垛臺、柴垛機器人、傳送皮帶、板料清洗機、涂油機以及板料對中系統(tǒng)和上料機器人，線尾增加傳送皮帶機、質(zhì)檢臺、碼垛機器人和旋轉(zhuǎn)碼垛臺。并對整線線實行封閉降噪處理，有效減少生產(chǎn)線的噪聲污染。

2.2 整線自動化由中型PLC為核心，并增加一臺上位電腦作為整線生產(chǎn)參數(shù)和數(shù)據(jù)設(shè)置中心，全線自動化采用PRIFIBUS DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)全線所有設(shè)備和機器人的聯(lián)動貫通。同時，我國智能照明也已經(jīng)加入到其中，可以在自動化照明技術(shù)中體現(xiàn)低碳環(huán)保的特點，如果將這種環(huán)保意識帶入到人們的生產(chǎn)生活中，那么將會發(fā)揮非常大的作用，同時在生產(chǎn)線的員工帶來了非常有效的環(huán)保意識。

3.自動化生產(chǎn)線的組成部分、功能介紹

自動化生產(chǎn)線主要是通過23個部分組成的，其分別是由上料拆垛臺、拆垛機器人、傳送皮帶機、板料清洗機、涂油機、板料光學(xué)對中設(shè)備、上料機器人、4臺壓機、4臺傳送機器人、線尾傳送皮帶機、兩臺碼垛機器人、兩臺旋轉(zhuǎn)碼垛臺等設(shè)備組成，還配備各種安全光柵、物體感應(yīng)器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等安全設(shè)施、通過此次自動化改造。

3.1 線首上料區(qū)設(shè)備的組成以及具體功能

上料區(qū)的主要由拆垛臺、拆垛機器人、傳送皮帶機、以及板料光學(xué)對中設(shè)備、上料機器人組成，其主要功能是將生產(chǎn)原料即鋼板進行拆垛并根據(jù)工藝需求進行清洗、涂油搬運至壓機模具中，其中在中控臺上可進行涂油機清洗機離線和在線兩種工作模式選擇。

3.2 沖壓區(qū)設(shè)備的組成及具體功能

沖壓區(qū)的主要作用進行板料沖壓，由壓機和傳送機器人組成，根據(jù)不同零件沖壓的工藝要求和模具可以對每臺壓機進行在線和離線模式進行選擇，在壓機兩側(cè)增加安全光柵，在機器人擺動區(qū)域增加物體感應(yīng)器，防止機器人在運行過程中造成人員傷害。

3.3 線位碼垛區(qū)的組成以及具體功能

線尾碼垛區(qū)的主要作用是對工件進行碼垛和擺放，使其便于運輸和倉儲。主要由傳送皮帶機、旋轉(zhuǎn)碼垛臺和碼垛機器人組成，根據(jù)生產(chǎn)模具和產(chǎn)品代碼可以對生產(chǎn)成品件根據(jù)需要進行碼垛、堆放及擺放。

4.自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計

4.1 自動化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

單臺壓機的主電機采用交流變頻電機及變頻器控制調(diào)速，變頻器采用西門子高矢量四象限變頻器G120系列?？刂葡到y(tǒng)采用西門子S7-315F安全型PLC替代原繼電器控制系統(tǒng)，并增加西門子TP1200真彩觸摸屏，增加設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)視顯示功能、并在觸屏上對設(shè)備的參數(shù)、工藝參數(shù)以及模具進行設(shè)置。自動化連線主要是由S7-319F、SIEMENS、PLC作為控制系統(tǒng)的，然后通過PROFIBUS總線連接整線的ET200M、變頻器、TP1200人機界面以及通過DP/DP耦合器來和壓機的S7-315F PLC進行數(shù)據(jù)交換。

4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)的核心為西門子S7-315F和西門子S7-319F PLC。PLC程序的編寫和觸屏程序的編寫尤為重要，西門子TP1200觸屏界面采用圖形及文字描述方式，使得操作及閱讀更加簡單易懂，壓機各類報警信息以文字描述的形式表達，單臺壓機設(shè)備控制程序?qū)嵭心K化及步序化。相關(guān)的控制系統(tǒng)由S7-300 PLC和WINCC編寫而來，之后選擇合理的方式來進行操作，因此，其不僅直觀而且還很方便，并且畫面中選用全中文界面。

4.3 機器人自動化連線部分系統(tǒng)設(shè)計：

通過在每個機器人SC4plus控制系統(tǒng)中配上作為從站的DSQC352單元板，同時在S7 PLC PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上配置該單元，SIEMENCPLC可以與ABB機器人進行交換信息，下面是一個ABB機器人配置的實際例子，EIO_UNIT：

-Name "SLAVE" -Type "d352" -Bus "BASE" -Digin 64 -Digout 64 -PollRate 50-Param "SLAVE_VALUES"

EIO_USER_SIGNAL = EIO_SIGNAL：

-Name "rdiProgNumP1" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 1

-Name "rdiProgNumP2" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 2

-Name "rdiProgNumP4" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 3

-Name "rdiProgNumP8" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 4

-Name "rdiProgNumP16" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 5

-Name "rdiProgNumP32" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 6

-Name "rdiProgNumP64" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 7

……

-Name "rdiNextProgP128" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 64

通過上述，該單元一共配置了64個輸入/輸出，對每個輸入/輸出定義變量名后，就可以在機器人中系統(tǒng)中使用這些輸入/輸出，這樣S7從PLC的輸出就對應(yīng)著相應(yīng)的ABB機器人的輸入，ABB機器人的輸出對應(yīng)相應(yīng)的S7 PLC的輸入。

5.設(shè)備自動化改造后解決的現(xiàn)實問題

5.1 手動生產(chǎn)線自動化改造后實現(xiàn)了生產(chǎn)柔性化的需求，使維修保養(yǎng)更加方便快捷，明顯增加了設(shè)備的有效工作時間。

5.2 全線自動化改造減少了操作人員的數(shù)量，提高了生產(chǎn)效率。

5.3 本次全線自動化改造電控系統(tǒng)在高度集成的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了安全性、可靠性、經(jīng)濟性和可操作性的良好平衡，達到了國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)要求。

結(jié)語

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，自動化生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量應(yīng)該比較多，同時在一段期間內(nèi)需要確保所生產(chǎn)產(chǎn)品的基本質(zhì)量。其中手動生產(chǎn)線的自動化改造就可以在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中減少工作人員的工作壓力，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少生產(chǎn)中不必要的成本損失，從而帶來一定的經(jīng)濟利潤。

參考文獻

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