SIEMENS自動化產品在沖壓自動化控制系統中的應用

一、 項目簡介

神龍汽車有限公司是中國最大的中法合資企業，也是國內最大的汽車制造廠家之一，主要生產雪鐵龍和標致兩種品牌的汽車，目前已形成年產30萬輛汽車的生產能力。神龍公司沖壓車間二期項目是神龍公司生產能力從15萬輛提升到30萬輛的重點項目。該項目共有三條全自動機器人沖壓生產線。其中壓力機由德國舒勒公司提供，機器人自動化連線由ABB柔性自動化公司（西班牙）負責。下面我將以沖壓車間L6線為例來介紹SIENENS自動化產品在沖壓生產線的應用。

二、 系統介紹

1. 項目的簡要工藝。

沖壓車間L6線是使用一臺帶液壓墊的單動壓機1400T(SEC)和另外四臺單動壓機600T(SE))對板料進行連續沖壓來獲得最終的成形零件。由叉車將開卷線下好的板料上到生產線首端的兩個可移動拆垛小車上。板料由一臺裝有雙料檢測器的拆垛機器人進行拆垛，它將拆垛的板料放置在對中臺上。板料在對中臺上對中后由一臺上料機器人抓起, 并將板料放到帶液壓墊的單動壓機(SEC)里進行沖壓. 壓機間工位機器人將板料從SEC壓機逐步運送每臺單動壓機（SE）里進行沖壓直到線尾的最后一臺單動壓機(SE)里。一個出線端機器人將已沖壓好的零件從最后一臺單動壓機(SE)里取出,然后放置在出料皮帶機上. 出料皮帶機將零件傳送到操作人員處,由后者將零件放置在容器箱里

2. 生產線的組成及功能

整條生產線主要由八臺機器人、五臺壓機、兩個拆垛小車和線尾出料皮帶機組成，分為6個單元（生產線布局為下圖一所示）。

² 單元1：由R61U和R61L機器人、兩個拆垛工作臺、板料對中臺以及P60#壓力機組成。負責板料的拆垛、板料的對中及對雙動壓機（60#壓機）的上料及板料沖壓成形。

² 單元2：由R62U和R62L機器人以及P61#壓力機組成。負責在60#和61#壓機之間上料和下料（帶板料翻轉）及零件沖壓成形。

² 單元 3、4、5：分別由R63、R64、R65以及相對應的P62#壓力機、P63#壓力機和P64#壓力機組成。負責在壓機61#和64#壓機之間上料和下料及零件沖壓成形。

² 單元6：由R66機器人和線尾出料皮帶機組成。負責為64#壓機下料并傳送零件到線尾出料皮帶機。

3. 自動化系統的組成

沖壓車間L6線的整個自動化系統分為為兩大部分。

1) 壓力機部分的自動化：

壓力機按照設備的組成一般可分為上橫梁、滑塊、底座、活動工作臺、液壓站和壓機操作面板以及壓機電柜等幾部分。采用SIEMENS公司的S7-416-2DP PLC作為控制系統，通過Profibus總線將分布在各個組成單元的分布式I/O,編碼器，變頻器，直流調速器、MP370人機界面等連接起來。

2) 機器人自動化連線部分：

自動化連線由位于線首TDL電柜的SIEMENS S7 416-2DP PLC作為控制系統, 通過PROFIBUS 總線連接管理分布在6個單元的ET200M、變頻器、MP370人機界面、機器人以及通過DP/DP耦合器來和壓機的PLC進行數據交換。

壓機的自動控制系統經過多年的發展，已經形成了一個標準化的應用，而全自動機器人沖壓線在國內的應用還不多，下面我將主要介紹機器人自動化連線部分。

三、 機器人自動化連線控制系統的構成

機器人自動化連線電氣控制系統采用全套德國西門子元器件。從空氣開關、接觸器到PLC、分布式I/O、HMI人機界面、變頻驅動器等全部選用西門子器件，通過采用西門子PROFIBUS總線并結合西門子STEP 7編程軟件的強大功能，輕松實現自動控制系統的高性能、高可靠性和易于維護，實現了西門子的全集成自動化解決方案。

4. 系統的硬件組態。

5. 系統的網絡結構圖

6. 機器人與PLC的接口信號定義：

通過在每個機器人SC4plus控制系統中配上作為Profibus-DP從站的DSQC352單元板，同時在S7 PLC PROFIBUS 網絡上配置該單元，這樣SIEMENC PLC 就可以和ABB機器人交換信息了。下面是一個ABB 機器人配置的實際例子：

EIO_UNIT:

-Name "SLAVE" -Type "d352" -Bus "BASE" -Digin 64 -Digout 64 -PollRate 50

-Param "SLAVE_VALUES"

EIO_USER_SIGNAL = EIO_SIGNAL:

-Name "rdiProgNumP1" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 1

-Name "rdiProgNumP2" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 2

-Name "rdiProgNumP4" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 3

-Name "rdiProgNumP8" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 4

-Name "rdiProgNumP16" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 5

-Name "rdiProgNumP32" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 6

-Name "rdiProgNumP64" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 7

。。。

-Name "rdiNextProgP128" -Type "DI" -Unit "SLAVE" -Phsig 64

由上例可見，該單元共配置64個輸入/輸出，對每個輸入/輸出定義變量名后，就可以在機器人中系統中使用這些輸入/輸出。這樣S7 PLC 的輸出就對應著相應的ABB機器人的輸入，同理ABB機器人的輸出對應相應的S7 PLC的輸入。

四、 控制系統完成的功能

1. 該自動化連線裝置主要實現以下功能:

- 沖壓線自動化的一般功能

Ø 包括拆垛小車的運行管理、線尾皮帶機運行管理。由于線尾皮帶機采用了變頻調速，因此皮帶機的速度按工藝要求進行調整。即在MP370上輸入所需要的速度后，S7 PLC 就可以通過Profibus將所設定的參數發送給變頻器，變頻器就可以驅動電機按最新的設定值進行運轉。從而實現了針對不同尺寸的零件調整皮帶機速度的功能。

Ø 信號指示燈的管理，分別管理線首操作臺指示燈和單元指示燈。通過不同的指示燈的顯示，可以很方便的知道生產線所處的狀態，線首操作臺指示燈分為6個狀態，狀態指示見下表：