車身焊裝總成控制系統(tǒng)設(shè)計說明

天津愛信工業(yè)技術(shù)有限公司　郝春芳

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車身焊裝總成控制系統(tǒng)設(shè)計說明

天津愛信工業(yè)技術(shù)有限公司郝春芳

【摘要】車身焊裝總成生產(chǎn)線是焊裝主線中最為核心的生產(chǎn)部分[1]，本文基于MPI/PROFIBUS DP通訊協(xié)議，利用S7-300系列PLC，設(shè)計了某焊裝車間車身焊裝總成生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，主要對其設(shè)計原理和控制過程進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】車身焊裝總成；PLC；設(shè)計說明

1　工作原理

該控制系統(tǒng)采用Siemens S7-300系列PLC，分別設(shè)計左側(cè)圍控制箱，右側(cè)圍控制箱，地板控制箱及主控制機(jī)柜，分別安裝在相應(yīng)裝置位置。觸摸屏采用MP 277-10寸觸摸屏，安裝在主控制機(jī)柜正面，方便工藝人員進(jìn)行操作。

主站采用CPU 315-2 PN/DP，組合了MPI/ PROFIBUS DP-主/從接口，從站搭配ET 200S實(shí)現(xiàn)分布式組態(tài)，分別利用以太網(wǎng)及DP網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，將PLC、操作面板組成為一個車身總拼控制系統(tǒng)。

本套系統(tǒng)的工作原理為：系統(tǒng)采用一個主站、三個從站DP通訊的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過以太網(wǎng)通訊至觸摸屏。首先通過觸摸屏MP277選擇生產(chǎn)模式，可設(shè)定自動生產(chǎn)模式或手動生產(chǎn)模式及其他參數(shù)，即把各種設(shè)定值傳送到PLC，通過其內(nèi)部程序，監(jiān)控現(xiàn)場各設(shè)備（如氣缸、電磁閥等）的運(yùn)行，及時根據(jù)內(nèi)部程序調(diào)整各設(shè)備及儀表的輸出，并把故障及時傳送給觸摸屏，然后通過指示燈及音樂報警器進(jìn)行報警提示，以人機(jī)對話的方式，提示現(xiàn)場操作人員處理故障，達(dá)到生產(chǎn)條件后，可根據(jù)自動生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)及相應(yīng)操作，逐步完成“下車身/左右側(cè)圍上件-車身拼接-焊接部分-打開部分”一系列生產(chǎn)。

2　系統(tǒng)硬件

在PLC主機(jī)柜內(nèi)，主要布置有PLC控制系統(tǒng)1套，開關(guān)電源若干個，繼電器若干個，電源開關(guān)若干個和電源端子排，左右側(cè)板裝分別配風(fēng)扇和過濾網(wǎng)。柜頂裝有三色指示燈（紅、黃、綠）；主機(jī)柜正面安裝黃色220V電源指示燈，紅色系統(tǒng)故障指示燈，自復(fù)位按鈕，緊急停車旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕，以及觸摸屏。

左側(cè)圍控制箱布置有1塊IM151-1標(biāo)準(zhǔn)模塊（用于連接ET 200S和PROFIBUS DP的接口，并處理與PROFIBUS-DP主站的所有數(shù)據(jù)交換），若干塊PM-E電源，1個電源開關(guān)，若干塊I/O終端版和若干塊DI/DO卡件等，正面安裝了24V電源指示燈。

右側(cè)圍控制箱的結(jié)構(gòu)與左側(cè)圍控制箱基本一致。

地板控制箱，布置有1塊IM151-1標(biāo)準(zhǔn)模塊，若干塊PM-E電源，1個電源開關(guān)，若干個繼電器，若干塊I/O終端版和若干塊DI/DO卡件等，正面安裝了地板控制箱系統(tǒng)故障指示燈，24V電源指示燈和緊急停車開關(guān)各1個。

3　控制過程

控制過程可分為自動控制以及手動控制，當(dāng)裝置處于正常情況下，系統(tǒng)可自動完成整個白車身總拼過程，當(dāng)裝置出現(xiàn)故障，為了繼續(xù)生產(chǎn)，可在觸摸屏上進(jìn)行手動控制，按照提示進(jìn)行操作即可。下面介紹自動控制過程：

3.1 下車身及左右側(cè)圍上件

系統(tǒng)處于初始位置，即滑撬舉升，左右側(cè)圍處于翻平狀態(tài)，其他夾具均處于打開狀態(tài)時，下車身及側(cè)圍上件同時開始，下車身先經(jīng)由下車身總成位置推進(jìn)，碰觸接近開關(guān)后，自動觸發(fā)接近開關(guān)，PLC收到開關(guān)觸發(fā)狀態(tài)后，執(zhí)行傳送鎖鎖緊指令，設(shè)置前后兩處傳送鎖，以固定下車身模具，到位后，指示燈亮用來提示到位情況，然后滑撬下降，地板夾緊，相應(yīng)指示燈亮，上車身上件完成。

側(cè)圍上件分別左側(cè)圍和右側(cè)圍上件，可不分順序、不分先后進(jìn)行，上件后，檢知開關(guān)觸點(diǎn)閉合，PLC程序讀取后，自動觸發(fā)相應(yīng)夾具夾緊，夾緊到位后，相應(yīng)指示燈亮，側(cè)圍上件完成。

下車身上件與左/右測圍上件同時進(jìn)行，兩個步驟相互獨(dú)立；

3.2車身拼接

完成后，系統(tǒng)給出聲光提示，裝置周圍限制區(qū)域光柵感應(yīng)無人員存在，左右側(cè)圍總成裝置開始翻直，均到位后，觸碰各自檢知開關(guān)，待氣缸的反饋信號出現(xiàn)前，左右側(cè)圍不進(jìn)行推進(jìn)，待反饋信號到位后，接著左右側(cè)圍同時推進(jìn)至地板中心線，待側(cè)圍件與下車身件鍥合后，左、右側(cè)圍鎖緊，繼而左、右側(cè)圍夾具夾緊，車身拼接完成，相應(yīng)指示燈閃爍，提示該部分完成。

3.3焊接部分

焊接部分分為：下車身與側(cè)圍緊固焊接、前風(fēng)擋橫梁焊接、后圍板焊接、頂蓋后橫梁焊接共四個部分。首先進(jìn)行下車身與側(cè)圍緊固焊接，該部分焊接在車身拼接完成后進(jìn)行自動焊接，逐點(diǎn)進(jìn)行，單側(cè)圍約10-15點(diǎn)焊，焊接點(diǎn)數(shù)及方式可根據(jù)具體車型進(jìn)行調(diào)整，焊接完成以PLC收到最后一個焊接點(diǎn)完成反饋后為準(zhǔn)，PLC設(shè)定該部分焊接完成指示燈亮，提示進(jìn)入下一步；然后進(jìn)行前風(fēng)擋橫梁上件，到位后夾緊，進(jìn)行焊接，完成后指示燈亮提示進(jìn)入下一步；后圍板和頂蓋后橫梁焊接過程依次進(jìn)行，待整個焊接過程完成后，PLC給出聲光提示，方可進(jìn)入夾具打開部分。

3.4夾具打開部分

待焊接部分完成，進(jìn)入夾具打開部分：首先頂蓋后橫梁夾具打開，其次后圍板、前風(fēng)擋橫梁夾具打開，然后左/右夾具依次打開，接著左/右側(cè)圍退回，到位后翻平，滑撬舉升，下車身傳送鎖解鎖，最后夾具打開部分完成，即恢復(fù)到下一生產(chǎn)過程的初始狀態(tài)，PLC給出聲光提示，可開始下一生產(chǎn)過程。

4　優(yōu)化設(shè)計

生產(chǎn)過程中，如系統(tǒng)出現(xiàn)非正常斷電，需操作人員在系統(tǒng)再次上電前，按下緊急停車按鈕，待系統(tǒng)恢復(fù)正常后，將控制模式切為手動，將其恢復(fù)至不影響生產(chǎn)狀態(tài)，再解除急停，繼續(xù)生產(chǎn)。現(xiàn)因系統(tǒng)掉電再得電過程短暫，為防止操作人員不能對此作出及時操作，特將程序作掉電復(fù)顯優(yōu)化：如控制系統(tǒng)出現(xiàn)非正常掉電情況，操作人員應(yīng)停止操作，先將控制系統(tǒng)內(nèi)部電源依次斷電，檢查外部電源，在查明異常后，再按照供電過程，給系統(tǒng)重新上電。系統(tǒng)再上電后，操作人員應(yīng)等待系統(tǒng)恢復(fù)正常后，觀察觸摸屏，恢復(fù)到正常操作狀態(tài)，方可進(jìn)行操作。操作順序如下：第一，斷電前處于自動生產(chǎn)模式：再次上電后，等待觸摸屏恢復(fù)正常，然后觸摸屏提示1：“系統(tǒng)掉電重啟，請切換為手動控制”，操作人員切換為手動控制，接著觸摸屏提示2：“是否解除急停，恢復(fù)生產(chǎn)”，操作人員進(jìn)行復(fù)位操作后，可進(jìn)入生產(chǎn)主畫面；第二，斷電前處于手動生產(chǎn)模式：再次上電后，等待觸摸屏恢復(fù)正常，然后觸摸屏提示1：“是否解除急停，恢復(fù)生產(chǎn)”，接著操作人員進(jìn)行復(fù)位操作后，可進(jìn)入生產(chǎn)主畫面。

5　適用性說明

因該系統(tǒng)成本比較低廉，操作簡單，故適合國內(nèi)一些對生產(chǎn)自動化要求程度不高的車間使用，該系統(tǒng)已成功實(shí)施，用戶可放心使用。

參考文獻(xiàn)

[1]王元勛,何可敬等.車身焊裝生產(chǎn)線焊裝主線設(shè)計研究[J].中國機(jī)械工程,2001(11):48-50.