淺析S7-300PLC系統時鐘在汽車制造之沖壓生產中的應用

左金林，羅時俊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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淺析S7-300PLC系統時鐘在汽車制造之沖壓生產中的應用

左金林，羅時俊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：寒冷的冬季，液壓油溫度對各汽車制造業沖壓車間大型壓力機的運行影響非常大。文章論述了西門子S7-300PLC系統時鐘在汽車沖壓生產過程中的設計與應用，可以為汽車沖壓行業提供油溫自動加熱解決方案，大大降低了自然界氣溫對沖壓生產的影響。

關鍵詞：沖壓；S7-300PLC；系統時鐘；汽車制造；油溫加熱

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.056

CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-173-03

引言

沖壓是汽車制造的4大工藝之一，一輛汽車的幾乎所有部件都是由沖壓件拼接而成，沖壓在汽車制造中的重要性由此可見一斑。當前汽車市場競爭激烈，且隨著國家2025大戰略提出向工業4.0強國邁進，汽車制造如何與自動控制有效的結合起來降低生產成本，提高生產效率，將變得異常重要。本文將簡要介紹如何通過S7-300PLC系統時鐘在沖壓生產中的應用來達到降成本提效率增強汽車制造企業競爭力。

1、冬季沖壓生產線的現狀

汽車行業沖壓設備主要是數千噸的沖壓機床，它們靠機械液壓油進行潤滑、離合與制動。但是在寒冷的冬季液壓油受外界低溫的影響會變得很濃稠，無法在管路中快速的傳輸，從而導致壓力機制動不及時產生打滑、潤滑不到位等而大大增加生產單位的故障時間，且由于潤滑不到位而加快了壓力機的磨損速度，降低其使用壽命。這不僅增加了企業的勞動成本與設備成本，同時更降低了企業生產效率。對于企業來說，在當前激烈的市場競爭中這是非常不利的。

以下是某企業沖壓車間生產過程中與氣溫相關的數據統計：

由表1可知，氣溫越低對沖壓產量的影響越大。一年下來原本只需正常工作時間就能完成的生產任務，結果卻需要加班19天才能完成。這無形中加快了機械的磨損以及其他費用的損耗。同時制動距離增加了，機器人與壓力機產生碰撞危險的可能性也大大增加了。由此可見，降低氣溫對沖壓生產的影響非常必要。

表1　某企業單條自動化沖壓線2013年全年受氣溫影響情況統計表

2、解決方案

為了解決低溫對沖壓生產的影響，最好的辦法就是進行自動加熱確保生產前油溫達到生產需求。由于低溫季節油溫從10度加熱到正常生產時的30度需要1.5個小時以上，在寒冷的冬季每天早上安排員工早晨6點就到廠里面對潤滑油進行加熱顯然不那么合理。但是，我們可以通過自動控制系統實現如下功能。

通過觸摸屏設定潤滑油和離合器油啟動自動加熱時間，當設定時間到后就進行自動加熱，且自動加熱溫度達到規定溫度后能自動停止加熱。

2.1 通過S7-300PLC設計油溫自動加熱控制程序

1）定義系統時鐘存放變量readclock

由于系統時鐘是一個64位的復雜數據類型，所以需要先定義一個數據塊DB1，再在該數據塊中定義一個數據類型為“DATE_AND_TIME”的變量readclock用于存放讀取出來的系統時鐘。具體如圖1。

圖1　定義變量readclock

2）讀取系統時鐘并進行加熱控制

通過西門子S7-300PLC控制程序讀取出PLC系統時鐘，并將讀取出來的系統時鐘與觸摸屏上設定的系統時鐘進行比較來對油溫加熱進行控制。

（1）讀取系統時鐘

如圖2所示就是通過PLC讀取系統時鐘的控制程序，且讀取出來的系統時鐘存放在以DB1.DBX8.0為第一位的64位中。由于readclock是復雜數據類型我們無法直接進行監控，故在程序中無法直接看到讀取出來的當前時間是幾點，但如果將其分開監控是可以知道當前讀取的系統時鐘的。

圖2　S7-300PLC讀取系統時鐘

（2）設計油溫自動加熱控制程序

讀取出來的系統時鐘的高32位（DB1.DBD8）中存放的是日期和小時，而低32位(DB1.DBD12)中存放的是分、秒、毫秒和周。由于秒和毫秒的時間太短，且只要確定了日期，當前是周幾也就確定了，故我們的控制系統只需要使用日期、小時和分就可以了。所以直接使用存放了日期和小時的DB1.DBD8和存放了分的DB1.DBW12即可。由圖3我們可以看出當前讀取出來的系統時間為：2015年12月10日16 時35分54秒。

圖3　日期小時和分比較

2.2 觸摸屏時間設定

在西門子WINCCFLEXIBLE觸摸屏組態軟件里面組態潤滑油和離合器油自動加熱時間設定畫面，并將潤滑日期小時與PLC變量MD149鏈接，將潤滑分秒與PLC變量MW141鏈接；同時將離合日期小時與PLC變量MD136鏈接，將離合分秒與PLC變量MW145鏈接。組態完成后下載到觸摸屏里面并將觸摸屏與PLC做好通訊。就可以進行油溫自動加熱時間設置了。

圖4是觸摸屏上的時間設定畫面，分別為潤滑油溫和離合油溫自動加熱的設定時間。而圖3中的MD149顯示當前設定日期小時為：2015年12月11日6時；MW141顯示當前設定為30分。也就是說潤滑加熱系統將會在2015年12 月11日6時30分自動啟動加熱。

圖4　觸摸屏時間設定

另外，我們還需要設計程序控制油溫加熱到規定的時間后自動停止加熱，以防油溫過高，由于篇幅所限，本文主要講解S7-300PLC系統時鐘的應用，具體如何編程加熱控制在這里就不贅述了。

3、S7-300PLC系統時鐘應用后情況

通過S7-300PLC調用系統功能SFC1讀取系統時鐘并進行油溫自動加熱控制后，現在每天正常生產時油溫均在正常生產范圍內。通過一年的應用驗證后，現在再來看看上述受天氣影響嚴重的企業的生產情況：

表2　某企業單條自動化沖壓線2014-2015年一年周期受氣溫影響情況統計表

從表2可以看出，受天氣影響全年產量僅僅只減少了2886沖次，而相對于改造前需要多生產18.03天而言，現在的0.79天平均到全年來看完全可以忽略不計，生產效率提升明顯。

4、結論

S7-300PLC系統時鐘在汽車沖壓中應用后，原本沖壓故障率高，人工勞動強度大，工人加班費高，設備損耗快，生產效率低下等問題得到了有效的解決。這使得企業在競爭激勵的市場環境中在生產制造環節立于有利位置。同時，自動控制的推廣應用也充分體現了工業4.0的核心理念。由此可見，S7-300PLC系統時鐘在汽車沖壓過程中的應用將會非常有效，有條件的可以推廣應用。同時，掌握好西門子S7-300PLC系統時鐘的相關知識，也將會對相關專業人士在以后的工作中靈活進行智能控制起到很大的作用。

另外，在汽車生產中，S7-300PLC系統時鐘不僅可以用于油溫自動加熱，還可以用于雙班生產、多班生產時的自動計數；分季節進行的循環冷卻水智能啟停控制等控制中，這里就不作一一介紹了。

參考文獻

[1] 孫承志.西門子S7-200/300/400 PLC基礎與應用技術.[M]機械工業出版社.

[2] 廖常初.西門子與人機界面（觸摸屏）組態與應用技術.[M]機械工業出版社.

[3] SIMATIC 用于S7-300 400系統和標準功能的系統軟件參考手冊.

Analysis of the application of S7-300PLC system clock in automobile manufacturing

Zuo Jinlin, Luo Shijun
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:In the cold winter, hydraulic oil temperature influence on the operation of large press in the automobile manufacturing industry is very large.In this paper, the design and application of the clock in the S7-300PLC system of SIEMENS in the automobile stamping production process are discussed, can provide automatic heating oil for automobile stamping industry solutions.Greatly reduce the impact of natural temperature on the production of stamping.

Keywords:punching process; S7-300 PLC; system clock; automobile making, oil heating

作者簡介：左金林，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

中圖分類號：U462.2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-173-03