陳龍 張建政 趙建偉

摘要：我國制造業(yè)近年來逐漸在智能制造方向取得了不錯的成果，傳統(tǒng)的組裝模式已不能適合時代的發(fā)展，在此背景下，轉(zhuǎn)向架流水線智能組裝模式也應(yīng)運而生。本文主要介紹轉(zhuǎn)向架組裝流水線中央控制系統(tǒng)，簡單闡述了組裝流水線工藝流程，詳細(xì)闡述了中央控制系統(tǒng)的電氣組成和軟硬件設(shè)計，以期能夠幫助專業(yè)人員，并且為我國轉(zhuǎn)向架智能制造研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架;組裝流水線;中央控制系統(tǒng)

1.研究背景

隨著中國國民生活水平的不斷提升，中國整體經(jīng)濟(jì)正加速發(fā)展，與此同時，交通運輸所承擔(dān)的壓力也不斷變大。近年來，中國在國外引進(jìn)了動車組技術(shù)，又經(jīng)過多年的消化和吸收，已經(jīng)逐步發(fā)展成為先進(jìn)的獨具特色的中國動車組技術(shù)?，F(xiàn)如今，動車組列車已成為鐵路運輸業(yè)的主要交通工具，中國動車組技術(shù)的發(fā)展與人民生活水平的提升、社會發(fā)展的勢頭以及我國綜合實力的提升都有著千絲萬縷的聯(lián)系。動車組技術(shù)是由多種復(fù)雜技術(shù)復(fù)合而成，這個復(fù)合技術(shù)是先進(jìn)，也是極其復(fù)雜的。轉(zhuǎn)向架擔(dān)負(fù)著支撐車體的作用，在動車組列車運行中負(fù)責(zé)改變動車組列車的行進(jìn)方向，同時對于提高動車組列車的運行速度有著極其重要的作用。

2.轉(zhuǎn)向架組裝技術(shù)的發(fā)展

動車組轉(zhuǎn)向架的組裝技術(shù)是動車組列車制造技術(shù)的重要組成部分之一，如何能夠?qū)D(zhuǎn)向架簡單快速安全的進(jìn)行組裝，直接關(guān)系到動車組轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)效率，對轉(zhuǎn)向架運行的安全性和穩(wěn)定性也有著十分重要的影響。轉(zhuǎn)向架智能組裝流水線的研發(fā)和應(yīng)用是動車組轉(zhuǎn)向架組裝技術(shù)發(fā)展的又一新的里程碑，中央控制系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向架自動化組裝流水線中十分重要的一環(huán)，其整體設(shè)計包括以下幾部分，工藝生產(chǎn)流程、中央控制管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。開展組裝流水線裝中央控制系統(tǒng)研究對我國轉(zhuǎn)向架智能制造水平的提升有著十分積極的作用。

3.組裝流水線工藝生產(chǎn)流程

轉(zhuǎn)向架智能組裝流水線的布局是直線式，其主要包括兩大區(qū)域，分別是負(fù)責(zé)配套輔助的配套區(qū)域和負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向架裝配的自動化裝配區(qū)，組裝用零部件的儲存和運輸要靠配套區(qū)域，另外各裝配工位的上下料和自動安裝也要靠配套區(qū)域來完成。中央控制管理系統(tǒng)整體控制著轉(zhuǎn)向架智能組裝流水線，能夠?qū)崿F(xiàn)動車組轉(zhuǎn)向架零部件組裝節(jié)拍化、自動化的生產(chǎn)，同時也能完成檢測工序的自動化完成。轉(zhuǎn)向架智能組裝流水線設(shè)計了六個工位，六個工位都是依照轉(zhuǎn)向架組裝工藝流程進(jìn)行設(shè)計，配置零部件裝配、轉(zhuǎn)向架落成、檢測自動化組裝設(shè)備及輸送系統(tǒng)。并通過中央控制管理系統(tǒng)實現(xiàn)零部件自動化存儲、自動定位輸送、裝配工位自動升降、轉(zhuǎn)向架自動落成、尺寸自動測量等功能。

4.系統(tǒng)的電氣組成

中央PLC與以太網(wǎng)交換機進(jìn)行相連，以太網(wǎng)交換機再和上位機相連。中央控制管理系統(tǒng)還設(shè)置了電子顯示屏，能夠顯示組裝流水線各工位運行狀態(tài)，故障發(fā)生點及當(dāng)前產(chǎn)量，已完成的產(chǎn)量。電子顯示屏顯示的當(dāng)前生產(chǎn)狀況可通過以太網(wǎng)連接到相關(guān)生產(chǎn)部門電腦上，以方便控制和管理。以太網(wǎng)交換機還與條形碼打印機、車間管理系統(tǒng)、路由器、數(shù)顯屏進(jìn)行連接，方便對轉(zhuǎn)向架現(xiàn)場工作情況的監(jiān)控。

5.系統(tǒng)的硬件設(shè)計

該中央控制管理系統(tǒng)采用PLC作為硬件，是應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng)，能夠滿足中等性能的要求應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于專用機床、紡織機械、電器制造等生產(chǎn)制造領(lǐng)域。S7-300提供了多種性能遞增的CPU和豐富的I/O擴展模塊，各種功能模塊可以極好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊，且當(dāng)被控制的事物愈加復(fù)雜時，可根據(jù)情況隨時附加模塊，即對PLC進(jìn)行擴展，系統(tǒng)擴展靈活。由本控制系統(tǒng)采用S7-300PLC作為下位機對轉(zhuǎn)向架組裝流水線的各個工位的現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。轉(zhuǎn)向架組裝流水線的工作子系統(tǒng)眾多，數(shù)據(jù)比較繁雜，能否對現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)全面有效的實時采集，是我們監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。S7-300PLC擁有眾多的I/0擴展模塊，正好符合我們的需要。每個工作子系統(tǒng)都擁有現(xiàn)場S7-300PLC，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集，并將數(shù)據(jù)傳遞給中央控制管理系統(tǒng)。S7-300PLC具有靈活性、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)點。轉(zhuǎn)向中央控制管理系統(tǒng)采用S7-300PLC，進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的集中管理和控制。并將信息傳遞給上位機，進(jìn)行現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)的實時顯示和監(jiān)控。

6.系統(tǒng)的軟件設(shè)計

WinCC上位機是西門子公司推出的視窗監(jiān)視控制中心。WinCC具有性能全面、技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)開放的優(yōu)點。用戶在其界面下可進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，進(jìn)而行成所需的操作畫面、控制畫面、監(jiān)視畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。轉(zhuǎn)向架組裝水線下位機系統(tǒng)眾多，數(shù)據(jù)復(fù)雜，對其監(jiān)控畫面的設(shè)計比較復(fù)雜，WinCC這些優(yōu)點，正好符合我們的需求。

7.系統(tǒng)組成

中央控制管理系統(tǒng)主要由PLC主控柜、電氣配電柜、電氣傳動柜、WinCC工作站、現(xiàn)場操作箱組成。下位機系統(tǒng)的現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)交換機傳給中央管理系統(tǒng)的中央PLC，進(jìn)行集中監(jiān)控。中央控制管理系統(tǒng)的中央PLC和WinCC工作站通過以太網(wǎng)與流水線各工位進(jìn)行連接。系統(tǒng)預(yù)留轉(zhuǎn)向架組裝零部件條形碼的以太網(wǎng)接口，以及車間管理以太網(wǎng)接口。另外，中央控制管理系統(tǒng)提供條碼系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接接口，通過接口，條碼系統(tǒng)可以讀取控制系統(tǒng)的相關(guān)信息或向控制系統(tǒng)寫入信息。中央控制管理系統(tǒng)還具備遠(yuǎn)程診斷功能，即可通過以太網(wǎng)從遠(yuǎn)程接入控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制程序監(jiān)控、修改等功能。

8.結(jié)語

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國鐵路系統(tǒng)不斷提高鐵路運輸能力、加快提升鐵路技術(shù)裝備水平，實現(xiàn)了鐵路技術(shù)由追趕者到引領(lǐng)者的歷史性跨越。本文介紹的轉(zhuǎn)向架組裝流水線中央控制系統(tǒng)已在我國北方某大型車輛制造企業(yè)中使用，其是轉(zhuǎn)向架自動化組裝流水線重要的組成部分。中央控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定，工作效率高，為轉(zhuǎn)向架自動化組裝流水線的安全穩(wěn)定地運行提供了可靠的保障，更能助力我國動車組列車的智能制造發(fā)展進(jìn)程。

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