沖壓生產(chǎn)線改造中壓力機與自動化設(shè)備間交互信號的分析與研究

文/陳艷，趙樹林·奇瑞汽車股份有限公司

沖壓生產(chǎn)線改造中壓力機與自動化設(shè)備間交互信號的分析與研究

文/陳艷，趙樹林·奇瑞汽車股份有限公司

隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，年產(chǎn)量持續(xù)增長，帶來的生產(chǎn)壓力與日俱增，作為汽車生產(chǎn)四大工藝之首的沖壓，承擔著巨大的壓力。隨著國內(nèi)沖壓生產(chǎn)線自動化的剛性需求，形式多樣的沖壓自動化生產(chǎn)線應運而生，但國內(nèi)落后的生產(chǎn)現(xiàn)狀與先進的自動化設(shè)備不匹配的矛盾也愈發(fā)突出，如何在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上最大限度地提高生產(chǎn)效率，是目前業(yè)內(nèi)迫切需要解決的問題。本文根據(jù)奇瑞公司沖壓生產(chǎn)線改造過程中的實際情況，簡要介紹了沖壓生產(chǎn)線改造過程中壓力機與自動化設(shè)備交互信號之間的問題處理及分析情況，并針對性地提出一些切實可行的意見和建議，希望能給國內(nèi)同行提供一定的參考。

生產(chǎn)線現(xiàn)狀

奇瑞公司沖壓車間A生產(chǎn)線的首臺壓機為雙動壓力機， 壓機穩(wěn)定性和精度低，不滿足覆蓋件表面質(zhì)量要求，且相對而言結(jié)構(gòu)較為復雜。與B線單動壓力機制件的AUDIT缺陷相比較，A線的首臺雙動壓力機缺陷率明顯高于B線的單動壓力機。隨著雙槽件、聯(lián)合安裝等一模雙件應用越來越多，加大了高效率的單動沖壓線需求；同時隨著行業(yè)發(fā)展，雙動沖壓線逐漸淘汰，高效單動沖壓線已成趨勢，以后車型規(guī)劃時沖壓均以單動為主。

結(jié)合公司現(xiàn)狀，對沖壓車間A生產(chǎn)線進行改造。公司現(xiàn)有一臺2400t單動試模壓力機，剛好替換A線首臺2000t雙動壓力機，并改造試模壓機和線首自動化部分，把A線改造成大型單動自動化沖壓生產(chǎn)線。

改造過程中的問題及處理方法

2400t單動試模壓力機作為獨立的壓力機不與其他設(shè)備進行信息交互，替換A線首臺雙動壓機后，作為整條自動化生產(chǎn)線的一部分，需要增加與現(xiàn)有自動化設(shè)備進行信息交互的功能。其中主要是安全信號及壓機自身狀態(tài)信號的交互。

需要增加的交互信號

⑴壓力機需要提供給自動化設(shè)備的信號：1）壓力機緊急停止信號；2）壓力機安全圍欄（安全門）信號；3）壓力機滑塊在上死點信號；4）壓力機滑塊在下死點信號；5）壓力機選擇聯(lián)機自動化運行方式信號；6）壓力機內(nèi)有已經(jīng)完成壓合的板件信號；7）壓力機內(nèi)有板件等待壓合信號。

⑵自動化設(shè)備需要提供給壓力機的信號：1）自動化雙回路急停信號；2）自動化雙回路安全圍欄信號；3）自動化雙路釋放壓力信號；4）自動化雙路啟動壓力信號。

交互信號的添加

交互信號的添加基本劃分為兩大類，一類為與安全PLC相關(guān)的聯(lián)動安全信號，需要在獨立的安全PLC中進行信號處理；一類為狀態(tài)指示信號。

⑴添加壓力機信號。

首先添加與安全PLC相關(guān)聯(lián)的信號：壓力機緊急停止信號和壓力機安全圍欄（安全門）信號。增加這兩個通訊功能需要增加一個PSSu EF 4DO及4個帶兩個常開兩個常閉的繼電器模塊，將壓機的急停信號和安全圍欄信號通過安全模塊進行輸出，并在安全PLC程序中增加相關(guān)的點及程序段實現(xiàn)信號的輸出。其電氣接線圖如圖1所示。

然后，添加壓力機自身的狀態(tài)信號：壓力機滑塊在上死點信號、壓力機滑塊在下死點信號、壓力機選擇聯(lián)機自動化運行方式信號、壓力機內(nèi)有已經(jīng)完成壓合的板件信號和壓力機內(nèi)有板件等待壓合信號。

圖1 電氣接線圖

B線自動化設(shè)備與壓力機間的信號傳遞通過DP/DP進行數(shù)據(jù)交互，考慮到A線自動化原有的接線方式，將以上信號在S7程序中重新做輸出，通過Siemens I/O模塊輸出后接入繼電器模塊用以實現(xiàn)信號輸出的功能，其接線圖如圖2所示。

圖2 A線自動化模塊中壓力機輸出給自動化設(shè)備的信號接線圖

圖3 S7中壓力機滑塊上死點信號

圖4 S7中對上死點信號的輸出

下面以壓力機滑塊上死點信號為例，介紹在壓力機程序S7中增加的相關(guān)輸出信號的程序段，將壓力機上死點信號傳出給自動化設(shè)備，如圖3、圖4所示。

⑵添加自動化設(shè)備信號。

首先，添加與安全PLC相關(guān)聯(lián)的信號：自動化雙回路急停信號和自動化雙回路安全圍欄信號。增加這兩個通訊功能需要增加一個PSSu EF 4DI及4個帶有兩個常開兩個常閉的繼電器模塊，將自動化的急停信號及安全圍欄信號采集到安全PLC模塊中，并在程序中增加相關(guān)的點及程序段對信號進行處理后，與壓力機自身的安全程序進行連鎖處理，實現(xiàn)安全功能。

然后，添加自動化設(shè)備自身狀態(tài)信號。根據(jù)A線自動化原有接線方式，將自動化釋放壓力信號及啟動壓力信號通過繼電器輸入到Siemens I/O模塊中，并通過添加程序?qū)崿F(xiàn)。其中自動化雙路啟動壓力信號（一路NO，一路NC）接入壓力機PLC系統(tǒng)，作為自動化聯(lián)機方式下啟動壓力機行程的信號。依據(jù)壓力機行程控制要求，此信號保持到滑塊行程運行的180。以后斷開。圖5所示為A線自動化模塊中自動化設(shè)備輸出給壓力機的信號接線圖。

圖5 A線自動化模塊中自動化設(shè)備輸出給壓力機的信號接線圖

硬件的添加

綜上，實現(xiàn)上述功能需要增加一個PSSu EF 4DO和一個PSSu EF 4DI及20個帶兩個常開兩個常閉的繼電器模塊（產(chǎn)品型號：施耐德 RXM 4AB1BD 2開2閉）及Siemens的I/O模塊。

改造后效果

A線改造后，實現(xiàn)了首臺壓力機的更換，將原有的雙動壓力機替換成單動壓力機，并實現(xiàn)了與自動化設(shè)備的整線聯(lián)動，提升設(shè)備穩(wěn)定性和精度，大大提高了生產(chǎn)效率，達到預期的改造目的和要求。

改造過程中積累了很多寶貴的經(jīng)驗，為以后的舊線改造奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)束語

本文結(jié)合實際案例，分析了沖壓生產(chǎn)線改造過程中壓力機與自動化設(shè)備間的交互信號，詳細地介紹了信號的添加及程序的應用，希望能為同行業(yè)及其他整車廠的舊沖壓生產(chǎn)線改造提供參考。

陳艷，助理工程師，主要負責沖壓車間設(shè)備規(guī)劃及項目管理工作。