手動(dòng)壓機(jī)生產(chǎn)線自動(dòng)化改造技術(shù)

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(wèn)題并提出相應(yīng)的改進(jìn)策略，又對(duì)改進(jìn)過(guò)程中較為重要的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)原理和變頻器與PLC通信技術(shù)連接的原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以期通過(guò)技術(shù)的提高完成沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備的功能擴(kuò)展和改造。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；生產(chǎn)線；改造技術(shù)；功能；擴(kuò)展

中圖分類號(hào)：TG38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展的同時(shí)，制造業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，如果我國(guó)想在世界工廠中得到一定的社會(huì)地位，那么我國(guó)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?dòng)化生產(chǎn)線。

1.手動(dòng)壓機(jī)生產(chǎn)線自動(dòng)化改造目的及意義

現(xiàn)代自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線具有高速化、連續(xù)化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，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(dòng)化程度的提高，速度不斷提高，減輕了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了因人工操作原因?qū)е碌馁|(zhì)量缺陷問(wèn)題的概率，企業(yè)生產(chǎn)速度顯著提高，促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提高和國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2.技術(shù)特點(diǎn)

2.1 我公司承接了南維柯沖壓二廠的設(shè)備升級(jí)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(jì)80年代制造，其主電機(jī)使用意大利直流調(diào)速電機(jī)，控制系統(tǒng)為繼電器控制，由于年代久遠(yuǎn)控制部分老化嚴(yán)重，很多部件在市場(chǎng)上已經(jīng)找不到相應(yīng)的備件；同時(shí)對(duì)整線實(shí)行全線貫通自動(dòng)化改造，即壓機(jī)間增加送料機(jī)器人、線首增加柴垛臺(tái)、柴垛機(jī)器人、傳送皮帶、板料清洗機(jī)、涂油機(jī)以及板料對(duì)中系統(tǒng)和上料機(jī)器人，線尾增加傳送皮帶機(jī)、質(zhì)檢臺(tái)、碼垛機(jī)器人和旋轉(zhuǎn)碼垛臺(tái)。并對(duì)整線線實(shí)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(dòng)化由中型PLC為核心，并增加一臺(tái)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(dòng)化采用PRIFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)全線所有設(shè)備和機(jī)器人的聯(lián)動(dòng)貫通。同時(shí)，我國(guó)智能照明也已經(jīng)加入到其中，可以在自動(dòng)化照明技術(shù)中體現(xiàn)低碳環(huán)保的特點(diǎn)，如果將這種環(huán)保意識(shí)帶入到人們的生產(chǎn)生活中，那么將會(huì)發(fā)揮非常大的作用，同時(shí)在生產(chǎn)線的員工帶來(lái)了非常有效的環(huán)保意識(shí)。

3.自動(dòng)化生產(chǎn)線的組成部分、功能介紹

自動(dòng)化生產(chǎn)線主要是通過(guò)23個(gè)部分組成的，其分別是由上料拆垛臺(tái)、拆垛機(jī)器人、傳送皮帶機(jī)、板料清洗機(jī)、涂油機(jī)、板料光學(xué)對(duì)中設(shè)備、上料機(jī)器人、4臺(tái)壓機(jī)、4臺(tái)傳送機(jī)器人、線尾傳送皮帶機(jī)、兩臺(tái)碼垛機(jī)器人、兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)碼垛臺(tái)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(guò)此次自動(dòng)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(tái)、拆垛機(jī)器人、傳送皮帶機(jī)、以及板料光學(xué)對(duì)中設(shè)備、上料機(jī)器人組成，其主要功能是將生產(chǎn)原料即鋼板進(jìn)行拆垛并根據(jù)工藝需求進(jìn)行清洗、涂油搬運(yùn)至壓機(jī)模具中，其中在中控臺(tái)上可進(jìn)行涂油機(jī)清洗機(jī)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(jìn)行板料沖壓，由壓機(jī)和傳送機(jī)器人組成，根據(jù)不同零件沖壓的工藝要求和模具可以對(duì)每臺(tái)壓機(jī)進(jìn)行在線和離線模式進(jìn)行選擇，在壓機(jī)兩側(cè)增加安全光柵，在機(jī)器人擺動(dòng)區(qū)域增加物體感應(yīng)器，防止機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)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(duì)工件進(jìn)行碼垛和擺放，使其便于運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)。主要由傳送皮帶機(jī)、旋轉(zhuǎn)碼垛臺(tái)和碼垛機(jī)器人組成，根據(jù)生產(chǎn)模具和產(chǎn)品代碼可以對(duì)生產(chǎn)成品件根據(jù)需要進(jìn)行碼垛、堆放及擺放。

4.自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

單臺(tái)壓機(jī)的主電機(jī)采用交流變頻電機(jī)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。控制系統(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(shí)時(shí)監(jiān)視顯示功能、并在觸屏上對(duì)設(shè)備的參數(shù)、工藝參數(shù)以及模具進(jìn)行設(shè)置。自動(dòng)化連線主要是由S7-319F、SIEMENS、PLC作為控制系統(tǒng)的，然后通過(guò)PROFIBUS總線連接整線的ET200M、變頻器、TP1200人機(jī)界面以及通過(guò)DP/DP耦合器來(lái)和壓機(jī)的S7-315F PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(jiǎn)單易懂，壓機(jī)各類報(bào)警信息以文字描述的形式表達(dá)，單臺(tái)壓機(jī)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(lái)，之后選擇合理的方式來(lái)進(jìn)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(jī)器人自動(dòng)化連線部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

通過(guò)在每個(gè)機(jī)器人SC4plus控制系統(tǒng)中配上作為從站的DSQC352單元板，同時(shí)在S7 PLC PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上配置該單元，SIEMENCPLC可以與ABB機(jī)器人進(jìn)行交換信息，下面是一個(gè)ABB機(jī)器人配置的實(shí)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(guò)上述，該單元一共配置了64個(gè)輸入/輸出，對(duì)每個(gè)輸入/輸出定義變量名后，就可以在機(jī)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(duì)應(yīng)著相應(yīng)的ABB機(jī)器人的輸入，ABB機(jī)器人的輸出對(duì)應(yīng)相應(yīng)的S7 PLC的輸入。

5.設(shè)備自動(dòng)化改造后解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

5.1 手動(dòng)生產(chǎn)線自動(dòng)化改造后實(shí)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(shí)間。

5.2 全線自動(dòng)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(dòng)化改造電控系統(tǒng)在高度集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性的良好平衡，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)要求。

結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量應(yīng)該比較多，同時(shí)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(dòng)生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造就可以在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)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(lái)一定的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

參考文獻(xiàn)

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