動力總成與車身合裝隨行小車安裝與使用

代恩濤

摘 要：本文論述了以PLC西門子系列S7-200SMART為控制核心。用倍加福接近開關(guān)和施耐德行程開關(guān)做數(shù)字量輸入信號采集，用電磁閥和繼電器做輸出執(zhí)行元件，在汽車廠自動輸送線高工位裝配發(fā)動機(jī)時，操作人員可以站立和坐在隨行小車上完成裝配作業(yè)，操作簡單，故障率低。

關(guān)鍵詞：自主設(shè)計安裝;同步隨行;投入成本低

1 設(shè)計的思路與分析

汽車主機(jī)廠發(fā)動機(jī)合裝工位屬于高工位，采用AGV與底盤吊具同步運(yùn)行，操作人員在高平臺上完成發(fā)動機(jī)減震和懸置安裝后，需要蹲著安裝制動油管，人機(jī)工程設(shè)計不合理，裝配人員跟不上輸送線運(yùn)行節(jié)拍，導(dǎo)致生產(chǎn)線斷續(xù)停線，同時增加了員工勞動強(qiáng)度。針對此瓶頸自主設(shè)計一個跟底盤輸送線同步運(yùn)行的隨行小車，操作人員可以站立和坐在隨行小車上完成裝配作業(yè)，提高工作效率，降低裝配人員的勞動強(qiáng)度。

1.1 設(shè)計思路

自主設(shè)計制作具有導(dǎo)向功能的小車，防止小車左右擺動及報臂夾具，用工字鋼做軌道。

移栽小車自動前進(jìn)隨行：碰到原點(diǎn)行程開關(guān)后停止等待，當(dāng)輸送線車身吊具臂同時遮擋三個接近開關(guān)后，PLC輸出信號給抱臂氣缸電磁閥，使氣缸動作，抱緊吊具臂，同時電磁離合器打開，使小車和驅(qū)動電機(jī)分離，小車在吊具的推力下同輸送線同步前進(jìn)。

自動后退：在安裝完成后，操作人員按一下返回按鈕，氣缸抱臂打開，電磁離合器閉合，電機(jī)驅(qū)動小車向原點(diǎn)方向返回有兩種情況：（1）在返回途中第一個接近開關(guān)感應(yīng)到下一吊具臂使小車停止，當(dāng)三個都碰到時氣缸抱臂加緊。（2）碰到原點(diǎn)行程開關(guān)后，電機(jī)停止，小車等待下一吊具過來。

安全報警：（1）在小車運(yùn)行軌道末端安裝兩個行程開關(guān)，當(dāng)碰到第一個行程開關(guān)使小車蜂鳴器報警，提醒操作人員裝配加快速度，當(dāng)碰到第二個行程開關(guān)時，小車氣缸抱臂自動打開，并跟輸送線聯(lián)鎖，使輸送線停止運(yùn)行。（2）在隨行過程中三個接近開關(guān)有一個沒有信號，小車報警，輸送線停止運(yùn)行。

1.2 設(shè)計分析

隨行移栽小車的難點(diǎn)在于調(diào)試，軟件程序的編寫相對來說簡單一些，調(diào)試時由于吊具臂跟小車接近開關(guān)的距離不一樣，為了避免誤信號，所以要采用三個接近開關(guān)通過批量驗證找一個合適的距離固定。還要把所有安全因數(shù)考慮到位，防止小車抱臂卡死，造成生產(chǎn)線停線。

2 方案選擇

方案一：隨行小車返回采用無動力人工推回。優(yōu)點(diǎn)：故障率低，降低成本。缺點(diǎn)：增加操作人員勞動強(qiáng)度。

方案二：移栽小車返回采用帶電磁離合器的電機(jī)驅(qū)動自動返回。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備自動化，降低操作人員勞動強(qiáng)度，提高員工滿意度。缺點(diǎn)：成本增加。

綜合設(shè)計要求考慮，所有的設(shè)備都是為人服務(wù)的，設(shè)備要達(dá)到最大的利用率，設(shè)備投入使用后對使用者幫助要大，同時需要讓使用者操作方便，所以我選擇了方案二進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)。

3 器件選擇

3.1 主要的器件選擇

3.1.1 控制系統(tǒng)選擇方案

方案一：采用繼電器控制系統(tǒng)，使用繼電器聯(lián)鎖、互鎖硬接線方式完成既定邏輯控制。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省成本。缺點(diǎn)：接連多、觸點(diǎn)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障不容易恢復(fù)。

方案二：采用西門子S7-200SMART做控制系統(tǒng)，通過軟件編程控制。優(yōu)點(diǎn)：方便改變邏輯控制，連線少、體積小、方便可靠，故障率低。缺點(diǎn)：成本比繼電器控制高一點(diǎn)。由于需要保證生產(chǎn)稼動率，發(fā)生故障如果不能及時解決一是影響稼動率;二是大大增加了公司生產(chǎn)成本。綜合分析決定采用方案二。

3.2 電氣元器件明細(xì)表

4 系統(tǒng)功能框圖

5 單元電路設(shè)計

5.1 編程軟件

西門子S7-200 Smart PLC編程軟件是STEP 7-MicroWIN SMART，此軟件為免費(fèi)版，可以自由下載！

6 小車制作

7 控制電路圖

8 程序設(shè)計流程圖

9 仿真效果圖

10 實際效果圖

11 制作點(diǎn)檢表

12 總結(jié)

通過本次自主改善，生產(chǎn)稼動率得到了有效的提高，人機(jī)工程得到完善，降低了員工的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了委外制作成本，此改善在公司、行業(yè)內(nèi)通過對標(biāo)得到了有效的推廣。通過本次改善，設(shè)備人員各方面能力都有了顯著提高，在程序編寫上掌握了更多的技巧，在硬件設(shè)計上了解了更多元器件的作用，以及其線路的連接方法，在仿真和調(diào)試上掌握了更多的有效方法。在遇到問題時要有信心，不放棄，多方面考慮一定可以找到問題的解決方法。在以后的工作中我們也要認(rèn)真、專心，更有毅力地做一件事，這樣我們在以后的工作和生活中才能經(jīng)得起實踐和時間的考驗，我們才能走得更遠(yuǎn)。