本文以其中的WS1.1工位為例，介紹PLC在該裝配線中的應(yīng)用。
汽車轉(zhuǎn)向泵是一種中高檔汽車的零部件，它由多種零件組成，需要借助不同的設(shè)備，按照一定的工序把它們組裝起來。在整個(gè)過程中，不僅要完成基本的裝配，還要對(duì)過程中諸如壓力、位移、時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以滿足工藝所提出的嚴(yán)格要求，保證裝配質(zhì)量。汽車轉(zhuǎn)向泵自動(dòng)裝配線就是完成上述功能的一組設(shè)備，它是由多個(gè)工位組成的一條流水生產(chǎn)線，每個(gè)工位分別由1臺(tái)可編程控制器控制，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
1 設(shè)備及工藝要求
整個(gè)裝配線共有12個(gè)工位，其工藝流程如圖1所示。
圖1 汽車轉(zhuǎn)向泵自動(dòng)裝配線工藝流程圖
WS1.1工位用于把滾針軸承壓入端蓋孔內(nèi)。其工作過程如下：先把端蓋放在壓臺(tái)上，再把滾針軸承放入壓頭槽內(nèi)，然后同時(shí)撳下雙手按鈕，如果軸承方向正確，則夾具鎖緊，壓機(jī)下壓，否則，紅燈閃爍報(bào)警，壓機(jī)不工作，同時(shí)OP3操作面板上顯示有關(guān)錯(cuò)誤信息。當(dāng)壓機(jī)下壓時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)CoMoⅡ-S智能測(cè)量?jī)x表，對(duì)壓力和位移進(jìn)行檢測(cè)，如果結(jié)果合格，則綠燈亮，壓機(jī)退回，夾具松開，可以將零件轉(zhuǎn)入下道工序；如果結(jié)果不合格，則紅燈亮，按下復(fù)位按鈕后，夾具松開，取出零件，并讓它通過廢品確認(rèn)檢測(cè)點(diǎn)，再放入廢品盒內(nèi)，延遲數(shù)秒鐘以后，方能重復(fù)下次循環(huán)，每次裝配的結(jié)果都能以文本方式即時(shí)在OP3操作面板上顯示出來。
根據(jù)工藝要求，不僅最終壓力應(yīng)控制在一定的范圍，壓入深度即位移量達(dá)到一定值，而且要求過程中的壓力和位移也應(yīng)滿足一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的位移，對(duì)應(yīng)的壓力應(yīng)控制在一定的范圍，否則，加工出的零件不合格。為了能實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力和位移，得出兩者間的在線關(guān)系曲線，并據(jù)此對(duì)過程作出評(píng)估，采用了Kistler的CoMoⅡ-S智能測(cè)量?jī)x表。這種新型監(jiān)測(cè)儀表，內(nèi)置電荷和電壓放大器，可以同時(shí)采集壓力及位移傳感器兩路模擬輸入信號(hào)，自動(dòng)選擇量程和不同的坐標(biāo)及最佳刻度，得出測(cè)量曲線，具有閥值、容差帶、方框和終位等多種分析功能，可以根據(jù)需要選擇不同的組合對(duì)各種過程進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)，并能方便地與PLC接口。壓機(jī)及其它機(jī)構(gòu)的動(dòng)作全部由氣壓驅(qū)動(dòng)，為使壓力平穩(wěn)，選用了TOX氣液增力缸作為壓力元件，由電磁閥控制其升降。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 硬件組成
根據(jù)該工位輸入輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)及控制要求，選用了性價(jià)比很高的SIEMENS S7-214 PLC作為控制核心，同時(shí)還擴(kuò)展了一塊EM223數(shù)字量模塊，此外，系統(tǒng)還包括直流電源模塊，雙手操作按鈕控制模塊以及PLC編程用的與PC連接的PC/PPI電纜等，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，如系統(tǒng)狀態(tài)及變量顯示、參數(shù)修改等，還擴(kuò)展了1臺(tái)OP3操作面板，它通過一根專用電纜與PLC的本機(jī)通訊口連接。
2.2 控制軟件設(shè)計(jì)
控制程序采肧TEP7——Micro/WIN軟件以語句表方式編寫，不需專用的編程器，而OP3操作面板則采用ProTool組態(tài)軟件編程。系統(tǒng)控制程序分自動(dòng)和手動(dòng)兩部分。在手動(dòng)部分，通過OP3可分別操縱所有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，包括壓機(jī)、夾具的作用、CoMoⅡ-S智能儀表的參數(shù)集選擇及啟動(dòng)，便于系統(tǒng)調(diào)試。在自動(dòng)部分，所有動(dòng)作按要求順序完成。為了使PLC與OP3之間相互交換信息，程序中定義了一些內(nèi)部標(biāo)志寄存器位，同時(shí)還使用了順序繼電器指令，使各程序步之間互鎖，提高了系統(tǒng)可靠性。自動(dòng)部分程序流程如圖3所示。
圖3 控制軟件流程圖
3 結(jié)束語
汽車轉(zhuǎn)向泵自動(dòng)裝配線采用PLC控制，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了設(shè)備可靠性，也大大提高了成品率，通過操作面板修改系統(tǒng)參數(shù)可以裝配4種不同的產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，如工作狀態(tài)、故障信息等可以聲光報(bào)警及文字形式表示出來，方便了設(shè)備的操作和維護(hù)。該裝配線自1999年10月在南京金志集團(tuán)投入運(yùn)行以來，工作穩(wěn)定可靠，加工出的產(chǎn)品經(jīng)國外設(shè)備的嚴(yán)格測(cè)試，性能完全符合要求，取得了良好的效果。
