發動機機油加注系統的設計*

袁付貴，于洪增，楊　濤

(大連豪森設備制造有限公司 a.機械設計部；b.電氣設計部，遼寧 大連　116036)

發動機機油加注系統的設計*

袁付貴a，于洪增a，楊濤b

(大連豪森設備制造有限公司 a.機械設計部；b.電氣設計部，遼寧 大連116036)

摘要：在進行汽車發動機的裝配時，需要向發動機的油嘴中加注機油，傳統的發動機機油加注裝置結構復雜、占地面積大，不利于車間管理和布局。為了解決現有技術所存在的上述不足，設計了一種直接整合在發動機夾緊定位裝置機架上的注油裝置，分析了其結構原理和工作過程，搭建了以軟PLC為控制核心的自動半自動控制系統，采用多種通訊方式完成各層級間數據的快速傳輸。該裝置結構緊湊，占用空間小，控制系統穩定可靠。

關鍵詞：軟PLC；發動機；機油加注

0引言

汽車發動機是有很多金屬零部件組成的機械系統，為了減小機械系統各摩擦表面的運動阻力，大多采用各種方式向發動機中注油，以實現流體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損，并對零件表面進行清洗和冷卻。機油是機械設備以及運輸設備的潤滑保養劑，以前設備機油加注多依賴手工作業，主要有點對點滴油加注和浸油加注方式兩種[1-4]。由于發動機、變速器型號和油品存在差異，故在油品加注時就會存在加注量或多或少、錯加或漏加的現象，機油加注應遵循“少量、勤加”的原則，使油平面始終保持在1/2～1[5-6]。機油或其它油類加注設備在汽車生產企業里被廣泛使用，但因一些特殊條件限制，需要對加注設備進行改造，以提高設備使用的安全性，同時提高企業生產效率[7]，合理加注潤滑油必須采用高精度，高可靠性的自動化程度很高的加注設備[8]。

在進行汽車發動機的裝配時，需要向發動機的油嘴中加注機油，而發動機上一般會有兩個油嘴，一個方向為縱向向上，一個橫向設置，這樣在加注機油時就較為麻煩和繁瑣；傳統的發動機機油加注裝置都是在發動機夾緊定位裝置的旁邊單獨設置一個機架，在該機架上設置氣缸等驅動裝置，以驅動注油頭運動，這樣就造成發動機注油的工位結構復雜、占地面積大的問題，不利于車間管理和布局，而且注油頭所需行走的距離相對較長，所架設的機構的成本也相對較高。

1發動機機油加注裝置的結構組成

本文設計一種結構簡單，布局緊湊、合理，注油頭行走距離較短的發動機機油加注裝置。

該機油加注裝置的結構組成：包括機架1，與機架1相配的設置有輥道2，在機架1上設置有發動機夾緊定位裝置3，發動機夾緊定位裝置3上方的機架1上設置有縱向擺放的第一氣缸4，第一氣缸4工作軸的底端設置有縱向注油頭5，機架1上還設置有縱向擺放的第二氣缸6，在第二氣缸6工作軸的底端設置有連接板7，連接板7上設置有橫向擺放的第三氣缸8，在第三氣缸8工作軸的端頭處設置有橫向注油頭9，具體結構如圖1、圖2所示。

1.機架 2.輥道 3.夾緊定位裝置 4.第一氣缸5.縱向注油頭 6.第二氣缸7.連接板 8.第三氣缸 9.橫向注油頭

圖1發動機機油加注裝置結構原理圖

圖2　夾具工作狀態圖

采用該結構形式的發動機機油加注裝置，解決了傳統發動機注油裝置結構復雜、占地面積大，特別是注油頭所需行進的距離相對較長等問題，設計出一種直接整合在發動機夾緊定位裝置機架上的結構，它具有結構緊湊，占用空間小等優點，而且其注油頭行走的距離較短，從而達到降低成本的目的。因此該機構具備了諸多優點，特備適合于推廣應用。

發動機機油加注裝置的工作過程如下：承載有發動機的托盤在輥道的作用下行進，當行進至發動機夾緊定位裝置處時，被發動機夾緊定位裝置夾緊并固定，此時第一氣缸開始工作，帶動縱向注油頭下行，由于縱向注油頭在水平方向上的位置預先設置的與被定位后的發動機上縱向的油嘴相對應，因此縱向注油頭能夠順利的插入到發動機上縱向的油嘴中；與此同時，第二氣缸帶動連接板下行，當連接板上的橫向注油頭運動至與發動機上橫向油嘴水平高度一致時停止動作，然后第三氣缸工作，帶動橫向注油頭水平伸出，橫向注油頭插入發動機上橫向油嘴中；注油完畢后，上述動作反向進行，縱向注油頭和橫向注油頭分別回到初始位置，等待下一次注油工作；發動機夾緊定位裝置松開托盤，托盤上的發動機在輥道的作用下行進至下一個加工工位。

2基于軟PLC的控制系統的設計

軟PLC是采用基于PC的PLC作為裝配線控制系統的核心，以Windows操作系統作為開發平臺，以C++為PLC開發系統的開發語言，解決以PC為基礎的控制引擎的實時性問題，最終實現快速、確定而且可重復的響應，PLC控制系統良好的開放性，簡單的網絡化結構和強大的兼容性，提高整個系統的智能化和柔性化程度[9-12]。

項目采用自動、半自動的工位，配置了WINAC RTX F2010，每個自動、半自動工位由獨立的PLC進行控制，人機界面使用帶有多種軟件的面板式工控機PC677C和升降使用別的KPT600(單色)面板。

自動工位上的I/O元件連接到SIEMENS ET200Pro I/O模塊。每個自動、半自動工位配備1個RFID讀寫裝置，RFID控制器何讀寫頭型號分別為SIEMENS ET200PRO RF180C、SIEMENS RF310R，操作臺上的按鈕和指示燈通過位于操作臺內的ET200S 連接。柜內IO通過位于柜內的ET200S 連接。自動、半自動工位負責為本工位內的所有元件提供電源，控制本工位內的所有元件。每個自動或半自動工位配備獨立電柜和操縱臺，操縱臺上安裝HMI，在調整模式下，操作者可通過HMI對線上的執行元件進行手動操作。輥道線控制的皮帶傳動由就近的OP盒中的接觸器“中央控制”，電機斷路器直接位于電機旁。

根據自動/半自動工位運作實際情況以及自動/半自動工位功能需要，得到自動/半自動工位控制結構如圖3、圖4所示。

圖3　控制系統原理

圖4　自動、半自動工位電氣控制結構

3通訊與組態

本文采用集散控制理論，現場擬采用集中控制，通過上位機對生產過程進行實時監控，并對機油加注系統和現場控制器發送執行命令，實現現場設備的實時監控、生產數據的采集及顯示、報警的采集及顯示。實時監控整個發動機裝配主線的所有工位，并顯示部分工位的狀態。通過質量數據的采集、查詢改善發動機質量的改進、維護和追溯。

項目的控制核心為PC677，通過16口網關保持各級系統的通訊和數據傳輸，擰緊工位通過自動控制，核心控制部件集成在一個控制柜內，現場所有數據通過現場總線傳輸給PC677，PC677通過以太網接入整個裝配線的控制環網，將數據上傳給上位機數據信息管理系統，整個通信過程是雙向的，數據傳輸穩定，快速。通過組態可以實時的顯示設備的運行狀態和故障報警，部分組態界面如圖5所示。

圖5　組態界面

4結論

針對傳統的發動機機油加注裝置，結構復雜、占地面積大，不利于車間管理和布局問題，設計了一種直接整合在發動機夾緊定位裝置機架上的注油裝置，具有結構緊湊，占用空間小等優點，而且其注油頭行走的距離較短，降低了生產成本。該裝置具有多種優點，特別適合于在本領域中推廣應用，其市場前景十分廣闊。

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(編輯趙蓉)

The Design of the Engine Oil Filling System

YUAN Fu-guia，YU Hong-zenga，YANG Taob

(a.Mechanical Design Department;b.Electrical Design Department, Dalian Haosen Equipment Manufacture Co., Ltd.,Dalian Liaoning 116036, China)

Abstract：It is necessary to refill the oil in the engine nozzle When the car engine assembly. the structure of the Traditional engine oil filling devices complex，covers an area of great in convenience ,all of above are not conducive to Workshop management and layout .An oil injection devices with Engine clamping positioning device directly fixed on the rack is designed to solve the issue. Structure principle and working process was analyzed, automatic /semi-automatic control system with the soft PLC as the core is established .information transfer between control equipment at all levels by multiple communication methods .The equipment was simple and occupies little space, the control system was reliable.

Key words：soft PLC; motor; engine oil refueling

文章編號：1001-2265(2016)06-0141-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.038

收稿日期：2015-07-13

*基金項目：遼寧省科技創新重大專項(201408001)

作者簡介：袁付貴(1981—)，男，河南周口人，大連豪森設備制造有限公司工程師，研究方向為汽車動力總成智能化裝備技術，(E-mail)yuanfugui@haosen.com.cn。

中圖分類號：TH122;TG506

文獻標識碼：A