S7-200 PLC在汽車轉(zhuǎn)向泵自動裝配線中的應(yīng)用
一、概述
汽車轉(zhuǎn)向泵是一種中高檔汽車用的零部件,它為汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供一種高性能的動力源,與發(fā)動機轉(zhuǎn)速相配合可以產(chǎn)生卓越的轉(zhuǎn)速流量特性從而使得駕駛舒適。由采埃孚轉(zhuǎn)向泵金城有限公司投資的轉(zhuǎn)向泵自動裝配線項目位于南京新港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),主要生產(chǎn)轎車和輕型商務(wù)車用的轉(zhuǎn)向泵。這種汽車部件由多個零件組成,需要借助不同的設(shè)備,按照一定的工序?qū)⑺鼈兘M裝起來。在整個過程中,需要對裝配時的壓力、位移和時間等參數(shù)進行實時監(jiān)控,以滿足嚴格的工藝要求,保證裝配質(zhì)量。汽車轉(zhuǎn)向泵自動裝配線是完成上述工序的一組設(shè)備,它共有12個工位,以實現(xiàn)不同的裝配功能,其生產(chǎn)流程如圖1所示。
系統(tǒng)的控制對象包括氣液增力缸式壓機﹑夾具﹑壓力/位移監(jiān)控儀﹑密封測試儀﹑綜合功能測試儀和智能螺栓擰緊系統(tǒng)等,由于各個工位間相互獨立且有一定距離,因而各采用一臺西門子PLC作為控制器,一臺SIMODRIVER
CPU 型 號 | 數(shù) 量 | 工 位 號 | 控 制 對 象 |
CPU212(6ES7212-1AA01-0XB0) | 1 | WS1.2 | TOX氣液增力缸 |
CPU214(6ES7214-1BC10-0XB0) | 8 | WS1.1,WS1.3,WS2.1,WS2.2, WS2.3,WS3.3,WS4,WS5 | 壓機﹑夾具﹑CoMo II-S監(jiān)控儀﹑傳送帶﹑綜合功能測試儀 |
CPU214(6ES7214-1AC01-0XB0) | 1 | WS3.4 | LPG |
CPU314(6ES7314-1AE02-0AB0) | 1 | WS3.1 | 旋鉚機﹑分度盤旋轉(zhuǎn)臺 |
表1 裝配線使用的主要PLC產(chǎn)品
圖2所示為該公司的廠房外景和裝配線中的一個工位。
圖2 生產(chǎn)廠房和裝配線中的一個工位圖。
二、系統(tǒng)要求
現(xiàn)以工位WS1.1為例,介紹設(shè)備的工作過程。該工位將滾針軸承壓入端蓋,當按下啟動按鈕后,設(shè)備先檢測軸承放置的方向,如果正確,夾具自動鎖緊,啟動壓裝過程,否則系統(tǒng)報警,壓機不工作,同時OP3操作面板顯示錯誤信息。壓裝開始后,系統(tǒng)同時啟動CoMo II-S智能測量儀表,對壓力和位移進行監(jiān)測,若整個過程的壓力/位移曲線滿足工藝要求(位于一定的范圍內(nèi)),則裝配合格,綠色指示燈亮,壓機退回,夾具松開,零件可轉(zhuǎn)入下道工序,否則紅色指示燈亮,結(jié)果不合格,系統(tǒng)復(fù)位后,零件經(jīng)確認后轉(zhuǎn)入廢品站。
為了能實時檢測壓力和位移,得出兩者間的實時關(guān)系曲線,并據(jù)此對過程做出評判,系統(tǒng)采用了Kistler的CoMo II-S智能測量儀表,它內(nèi)置電荷和電壓放大器,可以實時采集壓力和位移兩路模擬輸入信號,自動選擇量程和不同的坐標及最佳刻度,得出測量曲線,具有閥值、公差帶、方框和終位等多種分析功能,并可根據(jù)需要選擇不同的組合對各種過程進行分析和監(jiān)測,與PLC接口方便。壓力的檢測采用Kistler的壓電式傳感器,經(jīng)電荷放大器由CoMo II-S采集到壓力實時值,位移用Novotech的高精度位移傳感器測量,并由CoMo II-S采集到實時值,與壓力一起作為被監(jiān)控的變量。壓機由氣壓驅(qū)動的氣液增力缸實現(xiàn),其升降由電磁閥控制。
三、控制系統(tǒng)的硬件組成及軟件設(shè)計
根據(jù)該工位的輸入/輸出信號的點數(shù)要求,選用CPU214 PLC作為控制核心,并擴展了一塊EM223數(shù)字量模塊,共有22位數(shù)字量輸入點,18位數(shù)字量輸出點。為了顯示系統(tǒng)狀態(tài)和輸入控制參數(shù),選用了一臺OP3操作面板,經(jīng)PPI通訊接口與CPU214連接。控制系統(tǒng)的硬件組成如圖3所示。
系統(tǒng)中的I/O地址分配如下表所示: