手動壓機生產線自動化改造技術

文鴻濤+高健+貢軍武

摘 要：本文主要分析了沖壓生產線設備存在的問題并提出相應的改進策略，又對改進過程中較為重要的現場總線技術原理和變頻器與PLC通信技術連接的原理進行了詳細介紹，以期通過技術的提高完成沖壓自動化生產線設備的功能擴展和改造。

關鍵詞：自動化；生產線；改造技術；功能；擴展

中圖分類號：TG38 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國經濟在不斷發展的同時，制造業也得到了迅速的發展，如果我國想在世界工廠中得到一定的社會地位，那么我國就需要提高生產技術，將效率比較低的人工生產線變為自動化生產線。

1.手動壓機生產線自動化改造目的及意義

現代自動化沖壓生產線具有高速化、連續化和自動化的特點，生產設備向著更大型化研發，生產線設備的增加和自動化程度的提高，速度不斷提高，減輕了勞動者的勞動強度，減少了因人工操作原因導致的質量缺陷問題的概率，企業生產速度顯著提高，促進了企業的經濟效益的提高和國家經濟增長。

2.技術特點

2.1 我公司承接了南維柯沖壓二廠的設備升級改造工程，根據南維柯沖壓二廠設備現狀：原設備為20世紀80年代制造，其主電機使用意大利直流調速電機，控制系統為繼電器控制，由于年代久遠控制部分老化嚴重，很多部件在市場上已經找不到相應的備件；同時對整線實行全線貫通自動化改造，即壓機間增加送料機器人、線首增加柴垛臺、柴垛機器人、傳送皮帶、板料清洗機、涂油機以及板料對中系統和上料機器人，線尾增加傳送皮帶機、質檢臺、碼垛機器人和旋轉碼垛臺。并對整線線實行封閉降噪處理，有效減少生產線的噪聲污染。

2.2 整線自動化由中型PLC為核心，并增加一臺上位電腦作為整線生產參數和數據設置中心，全線自動化采用PRIFIBUS DP現場總線實現全線所有設備和機器人的聯動貫通。同時，我國智能照明也已經加入到其中，可以在自動化照明技術中體現低碳環保的特點，如果將這種環保意識帶入到人們的生產生活中，那么將會發揮非常大的作用，同時在生產線的員工帶來了非常有效的環保意識。

3.自動化生產線的組成部分、功能介紹

自動化生產線主要是通過23個部分組成的，其分別是由上料拆垛臺、拆垛機器人、傳送皮帶機、板料清洗機、涂油機、板料光學對中設備、上料機器人、4臺壓機、4臺傳送機器人、線尾傳送皮帶機、兩臺碼垛機器人、兩臺旋轉碼垛臺等設備組成，還配備各種安全光柵、物體感應器、視頻監控系統等安全設施、通過此次自動化改造。

3.1 線首上料區設備的組成以及具體功能

上料區的主要由拆垛臺、拆垛機器人、傳送皮帶機、以及板料光學對中設備、上料機器人組成，其主要功能是將生產原料即鋼板進行拆垛并根據工藝需求進行清洗、涂油搬運至壓機模具中，其中在中控臺上可進行涂油機清洗機離線和在線兩種工作模式選擇。

3.2 沖壓區設備的組成及具體功能

沖壓區的主要作用進行板料沖壓，由壓機和傳送機器人組成，根據不同零件沖壓的工藝要求和模具可以對每臺壓機進行在線和離線模式進行選擇，在壓機兩側增加安全光柵，在機器人擺動區域增加物體感應器，防止機器人在運行過程中造成人員傷害。

3.3 線位碼垛區的組成以及具體功能

線尾碼垛區的主要作用是對工件進行碼垛和擺放，使其便于運輸和倉儲。主要由傳送皮帶機、旋轉碼垛臺和碼垛機器人組成，根據生產模具和產品代碼可以對生產成品件根據需要進行碼垛、堆放及擺放。

4.自動化生產線控制系統設計

4.1 自動化控制系統的硬件設計

單臺壓機的主電機采用交流變頻電機及變頻器控制調速，變頻器采用西門子高矢量四象限變頻器G120系列。控制系統采用西門子S7-315F安全型PLC替代原繼電器控制系統，并增加西門子TP1200真彩觸摸屏，增加設備狀態實時監視顯示功能、并在觸屏上對設備的參數、工藝參數以及模具進行設置。自動化連線主要是由S7-319F、SIEMENS、PLC作為控制系統的，然后通過PROFIBUS總線連接整線的ET200M、變頻器、TP1200人機界面以及通過DP/DP耦合器來和壓機的S7-315F PLC進行數據交換。

4.2 系統軟件設計

該系統的核心為西門子S7-315F和西門子S7-319F PLC。PLC程序的編寫和觸屏程序的編寫尤為重要，西門子TP1200觸屏界面采用圖形及文字描述方式，使得操作及閱讀更加簡單易懂，壓機各類報警信息以文字描述的形式表達，單臺壓機設備控制程序實行模塊化及步序化。相關的控制系統由S7-300 PLC和WINCC編寫而來，之后選擇合理的方式來進行操作，因此，其不僅直觀而且還很方便，并且畫面中選用全中文界面。

4.3 機器人自動化連線部分系統設計：

通過在每個機器人SC4plus控制系統中配上作為從站的DSQC352單元板，同時在S7 PLC PROFIBUS網絡上配置該單元，SIEMENCPLC可以與ABB機器人進行交換信息，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

通過上述，該單元一共配置了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從PLC的輸出就對應著相應的ABB機器人的輸入，ABB機器人的輸出對應相應的S7 PLC的輸入。

5.設備自動化改造后解決的現實問題

5.1 手動生產線自動化改造后實現了生產柔性化的需求，使維修保養更加方便快捷，明顯增加了設備的有效工作時間。

5.2 全線自動化改造減少了操作人員的數量，提高了生產效率。

5.3 本次全線自動化改造電控系統在高度集成的基礎上，實現了安全性、可靠性、經濟性和可操作性的良好平衡，達到了國內領先的技術要求。

結語

在工業生產過程中，自動化生產線所生產的產品數量應該比較多，同時在一段期間內需要確保所生產產品的基本質量。其中手動生產線的自動化改造就可以在工業產品生產的過程中減少工作人員的工作壓力，從而提高產品質量、減少生產中不必要的成本損失，從而帶來一定的經濟利潤。

參考文獻

[1]寧志剛.自動化沖壓生產線技術研究[D].湖南大學，2014.

[2]石海達，劉敬偉.先進的壓力機技術在沖壓自動化生產中的應用[J].鍛造與沖壓，2014（10）：46-48.