冰箱箱體生產線控制系統設計

江瀾

摘要：本文以冰箱箱體生產線為研究主體，針對其生產過程的控制對象和要求，設計一套基于PROFIBUS-DP現場總線的冰箱箱體生產線控制系統，同時利用互聯網+大數據技術平臺，識別掃描箱體信息，實現工廠信息化管理。

關鍵詞：冰箱箱體;生產線;PLC;監視識別

0 引言

我國早期冰箱箱體生產線控制系統多采用傳統的純繼電器類、或是氣動+液壓的控制方式，這些控制方式繁瑣、維修困難、可移植性差。近年來，分布式控制系統以將管理和控制分離開來的技術特點而得到廣泛的應用，將工業控制系統徹底的分散化、網絡化和智能化。傳統的人工掃描單個箱體信息，效率低、錯誤率高，難以實現生產——裝配——物流——銷售過程中信息交融。設計一個結構合理、控制精度高、自動化程度高、信息化管理的冰箱箱體生產線系統具有一定的現實意義。

1 生產線控制系統設計內容

目前為了進一步提升冰箱箱體生產線水平，國內一些企業通過引進國外的先進技術，結合自身產品的需要，采用國際上較流行的直線式冰箱箱體發泡線。這種發泡線就是把發泡工位固定成一排，有輸送小車和注射小車在與工位平行的直線上相互配合來回移動，完成送箱、出箱和注射充注的工作。這樣的工作方式比之前的兩種方式要更為靈活，同時能量消耗較少，當某一個工位出現故障時不需要整個生產線停產來進行維修，從而提高了工作的效率。

在箱體到位后發出注射請求，此時在發泡線兩側的注射小車帶動槍頭移動并準確的停在箱體注射孔口位置，注射小車的準確定位決定了發泡線的質量和效率。注射小車完成當前注射后，判斷會是否還有工位有注射的請求，否則返回原位置等待。利用伺服電機、伺服控制器和變頻器來控制輸送小車的精確定位，完成箱體的輸送工作。

2 冰箱箱體生產線系統的整體結構設計

通過對冰箱箱體生產線的組成和工藝流程的分析，確定了上位機（觸摸屏）+可編程邏輯控制器（PLC）+PROFIBUS-DP現場總線的整體結構。觸摸屏、PLC和現場執行設備之間通過總線的形式進行通信和數據交換。如圖1所示。

3 輸送、注射小車控制系統硬件設計

3.1 變頻調速控制系統

注射小車搭載注射槍頭，主要沿直線左行右行，槍頭分快、慢三種速度，選用PowerFlex70系列的變頻器，率為50/60Hz，其電源容量5.5KW，能夠提供24V電源，且為3線控制，有啟動，停止和選擇正向/反向模式。槍頭左行、右行、快速、慢速分別接入變頻器的5、6、7、8端子。除了注射小車，每個工位的模具的升降速度也是可調整的。在每個模架上都安裝有三個接近開關，當模具從底部開始上升到第一個開關位置時，接近開關發出信號給PLC，PLC通過RS-485與變頻器進行數據通信，當上升到第二個接近開關時，變頻器按給定值輸出，控制速度。

3.2 伺服定位控制系統

伺服定位控制系統有兩套，分別是輸送小車伺服系統和兩套注射槍頭小車伺服系統。輸送小車的伺服系統主要的工作是從拼裝生產線上接到箱體后，接受到有需要進箱的工位的信號后，能夠準確的移動到該工位前通過傳送帶送箱，當此時也有工位需要出箱，小車也能立即行使到工位前接箱。

輸送小車伺服系統的伺服電機選用SEW傳動設備有限公司的型號為CM90L的交流同步伺服電機，最大的轉矩30.1N·m，連續靜態轉矩21N·m，輸出功率4kw，輸入電壓AC380V，配置13位的旋轉編碼器。兩套注射槍頭小車的伺服系統同樣選用SEW-傳動設備有限公司的型號為的DS56M交流同步伺服電機，最大轉矩3.8N·m，連續靜態轉矩1N·m，額定功率1.5kw，輸入電壓AC380V，配置17位的旋轉編碼器。伺服變頻驅動器是采用的MDX61B 0015-5A3-400系列的，輸出功率為1.5kw，控制回路的輸入電壓是直流24V，控制方式是PWM方式。

4 箱體信息識別系統設計

基于互聯網+大數據平臺技術的新一代冰箱箱體監視識別系統。其系統功能是在被監管的所有冰箱箱體上安裝電子標簽（FLAG）。

在烘箱的前后、拼裝生產線處、1#～9#工位前、裝配生產線處安置監控識別設備（MRI），對預先拼裝完成的箱體各個型號的數量、進入生產運行系統接受發泡的箱體的各型號和數量、各種統計數據和報表等數據信息進行處理。采集到這些信息后都存儲起來，和其他一些系統需要儲存另外的信息的計算機一起組建光纖網絡，將采集到信息數據傳送到總的服務器（中央計算機），中央計算機通過TCP/IP協議進行網絡數據通訊，所有部分的數據都會在服務器上備份，隨時可以下載來調查分析，同時預留與企業ERP系統連接的接口。

5 結語

本文以冰箱箱體生產線為對象，通過其工藝流程和控制對象要求，對控制系統進行了整體結構的設計，尤其是變頻調速系統和伺服定位系統，分別對應于模架升降、注射小車和輸送小車的運動控制。同時為了方便箱體的信息追蹤，提出基于大數據平臺的物聯網系統，在箱體上貼上電子標簽，建立產品跟蹤的信息系統的一套全自動的冰箱箱體生產線。

參考文獻

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