發(fā)表時(shí)間：2018-12-25 次數(shù)：752 作者：
提高傳統(tǒng)的手工沖壓線質(zhì)量和產(chǎn)能以及降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，可通過(guò)日臻成熟的沖壓自動(dòng)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。要想實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)和自動(dòng)化設(shè)備的良好通訊及協(xié)調(diào)工作，原有的壓力機(jī)必須進(jìn)行改造。傳統(tǒng)壓力機(jī)適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的改造，內(nèi)容包括壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備之間交互信號(hào)的建立，壓力機(jī)PLC及觸摸屏程序的修改，模具自動(dòng)識(shí)別，上模自動(dòng)夾緊及安全防護(hù)聯(lián)鎖等。
汽車行業(yè)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)線向高速化、高品質(zhì)、自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)線手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無(wú)法滿足行業(yè)的需要，而新沖壓線建造周期長(zhǎng)、成本高，也存在致使產(chǎn)能過(guò)剩等潛在問(wèn)題，需要企業(yè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略規(guī)劃才能實(shí)施。進(jìn)行傳統(tǒng)手工線自動(dòng)化改造，能實(shí)現(xiàn)高速化、高品質(zhì)、投資少及周期短等一系列優(yōu)勢(shì)，是一種較為理想的方案。
傳統(tǒng)的手工沖壓線要想實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備整線聯(lián)機(jī)，必須對(duì)傳統(tǒng)沖壓線原有壓力機(jī)進(jìn)行改造，內(nèi)容包括建立壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備間的信號(hào)聯(lián)系，改造壓力機(jī)安全回路，完善壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備間信號(hào)交互，人機(jī)界面修改，自動(dòng)化聯(lián)鎖等方面內(nèi)容。
建立交互信號(hào)
目前，自動(dòng)化設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)上下件全自動(dòng)化生產(chǎn)，采用西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以直接管理自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)作，并連接一個(gè)主要的CPU（可編程邏輯控制器），通過(guò)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）來(lái)控制整個(gè)生產(chǎn)線，與壓力機(jī)的信號(hào)交換是通過(guò)ET200S（分布式I/O）實(shí)現(xiàn)的。
交互信號(hào)
自動(dòng)化設(shè)備與壓力機(jī)交互信號(hào)如圖1所示：
圖1 壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備交互信號(hào)
壓力機(jī)向自動(dòng)化設(shè)備提供信號(hào)：壓力機(jī)緊急停止信號(hào)；壓力機(jī)安全圍欄信號(hào)；壓力機(jī)滑塊位置檢測(cè)信號(hào)；壓力機(jī)選擇聯(lián)機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行方式（壓力機(jī)自動(dòng)化方式下運(yùn)行正常等待自動(dòng)化設(shè)備啟動(dòng)行程信號(hào)）。
自動(dòng)化向壓力機(jī)設(shè)備提供信號(hào)：自動(dòng)化雙回路急停信號(hào)，一路直接控制離合器‐制動(dòng)器電磁閥線路，一路做PLC輸入點(diǎn)，作為顯示屏顯示自動(dòng)化急停信號(hào)源；自動(dòng)化雙回路安全圍欄信號(hào)，一路直接控制離合器‐制動(dòng)器電磁閥線路，一路做PLC 輸入點(diǎn)，作為顯示屏顯示自動(dòng)化圍欄信號(hào)源；自動(dòng)化雙路RELEASE PRESS 信號(hào)接入壓力機(jī)PLC 系統(tǒng)；自動(dòng)化雙路STARTPRESS 信號(hào)（一路NO，一路NC）接入壓力機(jī)PLC系統(tǒng)，作為自動(dòng)化聯(lián)機(jī)方式下啟動(dòng)壓力機(jī)行程的信號(hào)。依據(jù)壓力機(jī)行程控制要求，此信號(hào)應(yīng)保持到滑塊行程運(yùn)行的180°以后切除。
建立
交互信號(hào)的建立，主要包括壓力機(jī)自動(dòng)、手動(dòng)工作方式選擇，壓力機(jī)滑塊位置信號(hào)提供，壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備信號(hào)交換，安全聯(lián)鎖等內(nèi)容，具體實(shí)施如下：
⑴自動(dòng)化聯(lián)機(jī)運(yùn)行和壓力機(jī)單機(jī)調(diào)整工作方式選擇，有兩種控制方式供選擇：方式一，在壓力機(jī)控制面板增加二位置的帶鑰匙旋鈕，雙觸點(diǎn)輸入PLC 用以選通單機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行模式；方式二，在壓力機(jī)控制面板增加二位置的帶鑰匙旋鈕，雙觸點(diǎn)輸入PILZ‐PNOZS5 型安全繼電器，安全繼電器控制雙路繼電器，繼而選通單機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行模式。上述兩種方法建議采用方式二，方式二線路輸出繼電器具有自檢功能，安全性、可靠性更高。
⑵壓力機(jī)滑塊位置信號(hào)的檢測(cè)與傳輸，可在電子凸輪接入處增加旋轉(zhuǎn)編碼器，信號(hào)線直接接入自動(dòng)化控制箱。
⑶壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備之間信號(hào)交換，在壓力機(jī)電柜中增加ET200S及中間繼電器。壓力機(jī)控制柜內(nèi)的ET200S遠(yuǎn)程I/O板，通過(guò)PROFIBUS與壓力機(jī)PLC控制系統(tǒng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)與自動(dòng)化的通訊、聯(lián)控自動(dòng)化設(shè)備與壓力機(jī)之間信號(hào)聯(lián)系，可以通過(guò)應(yīng)用壓力機(jī)PLC 控制系統(tǒng)的模塊IA122和OC255；輸出端接入中間繼電器。
⑷壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備間的安全信號(hào)聯(lián)鎖可通過(guò)增加安全繼電器、PROFISAFE及安全模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
改造的電器元器件
壓力機(jī)自動(dòng)化改造主要電器元器件，包括ET200S、中間繼電器、鑰匙旋鈕、檢測(cè)開關(guān)、電纜、安全繼電器及連接端子等。
增加檢測(cè)、識(shí)別及夾緊功能
要實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)，要求壓力機(jī)具備有料檢測(cè)，上模自動(dòng)化夾緊，模具識(shí)別等功能。而壓力機(jī)本身不能檢測(cè)模具中料的沖壓狀態(tài)，通過(guò)以上改造實(shí)現(xiàn)此功能。
有料檢測(cè)及模具識(shí)別
壓力機(jī)給模具接線端提供兩路24V直流電源，一路作為有板料檢測(cè)使用，另一路作為模具號(hào)識(shí)別用，模具上的接線端子以二進(jìn)制形式進(jìn)行短接，壓力機(jī)通過(guò)模具提供過(guò)來(lái)的短接信號(hào)自動(dòng)識(shí)別其編號(hào)和調(diào)入并調(diào)節(jié)模具參數(shù)，同時(shí)賦予自動(dòng)化系統(tǒng)模具編號(hào)。具體操作是在壓力機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)和模具上設(shè)置模具檢測(cè)及識(shí)別插口，通過(guò)電控子站與PLC相連，以實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能。
自移式上模夾緊器
傳統(tǒng)人工線是工人手工操作，上模夾緊也是通過(guò)夾緊螺栓手工夾緊。自動(dòng)化要求全線封閉，通過(guò)操作面板操作或者進(jìn)行自動(dòng)模具夾緊。自移式模具夾緊器通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，由壓力油提供夾緊力，安裝時(shí)需增加一路壓縮空氣做驅(qū)動(dòng)力，增加一路油路及泵提供夾緊壓力油。電氣上增加兩個(gè)檢測(cè)開關(guān)，進(jìn)行到位及初始狀態(tài)檢測(cè)，信號(hào)提供給壓力機(jī)PLC，PLC再根據(jù)信號(hào)控制夾緊器的行走、夾緊及放松。
圖4 移式上模夾緊器
PLC 程序修改、優(yōu)化
壓力機(jī)控制程序改造主要是修改、優(yōu)化原有PLC 程序，用以增加壓力機(jī)自動(dòng)條件，增加自動(dòng)化與壓力機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行部分，并增加相關(guān)自動(dòng)化部分報(bào)警功能，增加模具夾緊器自動(dòng)行走控制，改造安全圍欄檢測(cè)回路。
增加壓力機(jī)自動(dòng)化條件
增加壓力機(jī)的自動(dòng)化條件，包括手動(dòng)與自動(dòng)模式的切換，壓力機(jī)滑塊位置信號(hào)的檢測(cè)與傳輸，壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備之間信號(hào)交換，壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備之間的安全信號(hào)聯(lián)鎖，模具識(shí)別和有料檢測(cè)等等。
建立壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備交互信號(hào)
交互信號(hào)的建立，包括壓力機(jī)控制系統(tǒng)接受自動(dòng)化使能信號(hào)，改造急停信號(hào)，增加自動(dòng)化與壓力機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行部分，并增加相關(guān)自動(dòng)化部分報(bào)警功能，改造安全圍欄信號(hào)，修改顯示屏程序，顯示自動(dòng)化狀態(tài)以及自動(dòng)化控制的I/O運(yùn)行情況。
增加模具識(shí)別與自移式上模夾緊器控制
實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化就要求壓力機(jī)具備檢測(cè)模具是否有料的檢測(cè)功能，為滿足自動(dòng)化生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換模，壓力機(jī)必須具備模具識(shí)別功能以保證模具使用的準(zhǔn)確性。生產(chǎn)之前，壓力機(jī)會(huì)對(duì)所使用的模具號(hào)與整線設(shè)定的程序號(hào)做比較，一旦不一致壓力機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示人員更換正確的模具，以避免因模具使用不正確造成事故。在壓力機(jī)上增加接收模具傳遞過(guò)來(lái)信號(hào)的功能，并識(shí)別信號(hào)，壓力機(jī)根據(jù)信號(hào)識(shí)別調(diào)用已存好的相關(guān)參數(shù)，并自動(dòng)修改。壓力機(jī)還要增加上模夾緊器控制信號(hào)的功能，根據(jù)整線狀態(tài)由壓力機(jī)PLC控制夾緊器進(jìn)行行走、夾緊及放松。
安全聯(lián)鎖優(yōu)化
安全聯(lián)鎖優(yōu)化的內(nèi)容包括增加安全門報(bào)警信號(hào)，壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備動(dòng)作聯(lián)鎖，有料檢測(cè)及模具夾緊控制，優(yōu)化壓力機(jī)控制程序等。
壓力機(jī)控制觸摸屏程序優(yōu)化
壓力機(jī)控制觸摸屏程序優(yōu)化，包含增加自動(dòng)化與壓力機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行部分，并增加自動(dòng)化相關(guān)部分報(bào)警項(xiàng)，修改、優(yōu)化原有PRO‐FACE觸摸屏程序，顯示整線壓力機(jī)運(yùn)行狀況及故障點(diǎn)。
故障信號(hào)
程序優(yōu)化要求做到在主控制臺(tái)及相關(guān)單元的控制臺(tái)上顯示故障發(fā)生的位置及內(nèi)容，緊急停止按鈕，緊急停止按鈕的位置，每個(gè)安全圍欄門“申請(qǐng)進(jìn)入控制臺(tái)”及主控制臺(tái)，顯示通訊信號(hào)狀態(tài)。
模具及夾緊器狀態(tài)
程序優(yōu)化還要求做到在屏幕控制板上顯示模具料檢情況，顯示模具號(hào)以及相關(guān)參數(shù)，增加模具夾緊器選擇屏，顯示模具夾緊器位置及狀態(tài)。
安全防護(hù)改造
安全是自動(dòng)化線中非常重要的一部分，為防止人為原因造成設(shè)備、人身傷害事故，整線安裝有安全護(hù)欄，監(jiān)控整線各安全隱患點(diǎn)，聯(lián)動(dòng)互鎖。壓力機(jī)原有的安全門電氣線路是單回路控制，存在安全隱患，改成圍欄雙回路檢測(cè)。為達(dá)到安全監(jiān)控的目的，使用PILZ安全繼電器，采用強(qiáng)電與弱電分離式開關(guān)，配備主控開關(guān)和急停開關(guān)，從壓力機(jī)電柜中急停和壓力機(jī)柵欄門的連接線聯(lián)接到主控制柜內(nèi)的PILZ安全繼電器內(nèi)。壓力機(jī)預(yù)留用于自動(dòng)化聯(lián)接信號(hào)輸入輸出口，通過(guò)一個(gè)接線盒或終端設(shè)備使這些壓力機(jī)信號(hào)準(zhǔn)備就緒。
具體操作方案為：在每個(gè)安全門上安裝一個(gè)機(jī)械式安全鎖，且每個(gè)安全鎖的信號(hào)都連接自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制柜ET200S。在保留原安全門檢測(cè)開關(guān)的基礎(chǔ)上，增加一路檢測(cè)開關(guān)及相關(guān)電纜線，接入壓力機(jī)控制系統(tǒng)，兩路安全門檢測(cè)同時(shí)起安全保護(hù)作用。為保證設(shè)備安全、人員安全，現(xiàn)場(chǎng)采用了符合EN954‐1標(biāo)準(zhǔn)的安全產(chǎn)品（安全繼電器、安全開關(guān)、安全栓等），并通過(guò)PROFISAFE與現(xiàn)場(chǎng)總線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。電氣線路采用雙繼電器無(wú)源觸點(diǎn)輸出，采用PILZ安全繼電器控制，確保信號(hào)安全、可靠。
圖5 安全圍欄
結(jié)束語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)的主要汽車生產(chǎn)廠為提高沖壓生產(chǎn)效率，提升汽車車身質(zhì)量，沖壓生產(chǎn)線大多采用自動(dòng)化線。改造后的傳統(tǒng)沖壓線，周期短，見(jiàn)效快，勢(shì)在可行。奇瑞汽車股份有限公司成功改造了多條傳統(tǒng)沖壓線，使產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量都得到了大幅提升，為奇瑞汽車質(zhì)量提升和車型快速轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
來(lái)源：節(jié)選自《鍛造與沖壓》2010年第一期
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