司控器生產線的電氣設計

曾杰 楊巧莉

摘 要：本文結合某公司司控器的工作特點，對其中存在的問題進行了比較深入的分析研究，并結合生產工作的要求，對司控器生產線的電氣設計進行了一定的改造升級，有助于促進生產效率的不斷提升。

關鍵詞：控器;生產線;電氣設計

1 前言

司控器生產線主要用于機車配件司控器組裝作業，根據裝配工藝，將司控器組裝工序分布在各個工作臺位進行，開展流水化作業，進行物理分類備料，提升工具使用效率，降低物料取料時間，提高工人工作效率，從而提升產量。

通過對某公司裝配司控器作業現場進行分析，發現存在的問題主要有：產品從零件到成品的組裝全程由一個作業人員完成，一人一天只能組裝一個成品，生產效率不高;產品組裝過程中缺乏質量管控及追溯，產品出現質量問題時，無法追責到人，不利于產品的穩定生產;單個產品裝配過程中所使用的物料類別很多，現場物料的擺放較為混亂，作業找尋物料需花費一定的時間，不便于物料的查找;產品裝配過程中，缺乏輔助工裝，不利于生產效率的提高和產品質量保障;現有的配鉆工序作業時，作業員需從三樓走到一樓鉆孔，在途中浪費較多的時間;現場作業工具管理比較混亂。為了對司控器生產線的工作質量進行有效改善，就要對其電氣設計進行一定的升級改造，進而滿足不同的工作需求。

2 司控器生產線的電氣設計

2.1 項目概況

生產線的結構總體分為3大部分，分別為倍速鏈式組裝工位、平送機構及轉運工裝。其中，倍速鏈式組裝工位由裝配工作臺、線體流轉工裝、擋位結構、頂升結構、生產輔助工裝及夾具等結構組成;平送機構由橫向移動結構、縱向移動結構及安全護欄等結構組成;轉運工裝由分裝物料轉運工裝、齊套物料工裝、分裝總物料轉運工裝，成品轉運工裝等結構組成。司控器裝配生產線電氣系統主要是實現線體流轉與人工作業的控制配合，本系統通過線體設置強制流轉信號提醒功能，提高工作效率，預防流水線作業停滯。

2.2 系統的技術要求

在提高生產效率、降低運行成本的理念下，系統的具體技術要求為：

（1）能夠根據實際溫度自動調節上、下料的速度，能夠對電機進行精確控制，實時調整電機速度。對于工業流水線的日常維護，可以依據不同流水線設備的維護方法進行維護檢修。

（2）可以通過監控界面實時監視生產流程，對事故隱患進行預警，出現事故立即報警。

（3）系統歷史數據能夠自動錄入數據庫中以供用戶查詢和分析。結合已有的繼電器網絡，采取基于PLC的系統體系，將一部分傳統繼電器的邏輯線路用PLC內部繼電器邏輯替代，充分發揮PLC通用性強、具備編程能力、可靠性高的優勢，能夠滿足以上的用戶需求。

2.3 技術方案

（1）系統功能介紹

整個流水線由A線和B線共10個工作臺位組成，單側5個臺位，AB線兩端采用轉運小車進行銜接，托盤從轉運小車上、下線體采用自動和人工確認放行兩種方式，托盤在線體上的工序流轉采用人工確認放行的控制方式。A、B線各工位均設置有光電感應開關，用于檢測托盤是否到達本工位預設位置;阻擋和舉升裝置氣缸均配置行程開關，用于檢測各氣缸是否抵達預設行程位置;平移機構上設置托盤到位檢測光電開關，極限位置行程開關，平移氣缸行程開關，實時檢測各執行機構是否到達預定指定位置，確保產線運行過程的設備和人員安全。

（2）系統組網

電氣控制系統主要由PLC主站、ET200SP從站、變頻器、觸摸屏、控制按鈕、光電開關、限位開關、電磁傳感器等組成，其中PLC選用西門子ET200SP系列產品、觸摸屏選用12寸西門子精簡系列產品，變頻器選用西門子G120C系列產品5，按鈕及關鍵低壓器件采用施耐德品牌（熔斷器施耐德不生產選用正泰品牌），傳感器采用知名品牌Sick和歐姆龍。本套系統采用西門子ProfiNet總線通訊方式，PLC主站下設12個ET200SP從站和12個變頻器從站，其中每個工位1個ET200SP從站和1個變頻器從站共計10個工位，每個平移機構各設置1個ET200SP從站和1個變頻器從站共計2個平移機構。各工位和平移機構的傳感器、電空閥和其他IO信號直接接入各自的ET200SP從站;每個工位和平移機構處各設置1個4網口西門子工業交換機，ET200SP從站和變頻器通過網線接入交換機，主控柜內設置1個16口交換機，各工位與主控柜之間只需1根電源線和1根網線連接即可。因此有效的減少了各工位之間穿插互聯的控制電纜，避免了線控方式因走線路徑長引起的控制信號電頻衰減，有效的提高了系統抗電磁干擾能力，組網簡明、布線清晰便于后期設備維護保養。綜上所述電控方式具有性能穩定、安全、可靠，操作方便、靈活，易于掌握等特點。

2.4 項目優勢及特點

（1）生產工藝優化、生產效率高

各個工位配備輔助工裝，作業員可以準確快速定位待裝零件并完成相應工位的事項，提升作業效率;利用行跡物料盒齊套配送物料，縮減物料尋找識別時間，從而提高裝配效率;作業員可以直接在線體內的工作臺板作業，無需將物料取出線體，縮短了物料的周轉時間;線體設置強制流轉信號提醒功能，作業員需在規定時間內完成相應的工序，否則線體自動流轉或報警，提高生產效率。

（2）安全性高

平移機構外側設有安全護欄，防止機構運行時對人員造成傷害;流轉工裝在各傳輸線、平移機構內運行時，有設計傳感器、擋位機構、程度監控等動作防錯功能，以防止各機構的干涉，讓設備安全運行;生產過程中，作業員可以在緊急情況下按急停按鈕，使設備停止運行，保護人員和設備安全。

（3）柔性化程度高

生產線中每個結構形式相同且采用模塊化設計，標準化設計理念，各操作工位的機械結構、驅動，電氣控制都是獨立的模塊，線體可以任意的增加工位，搭配靈活，柔性化生產程度高。

（4）擴展性好

生產線采用模塊化，標準化設計理念，各工位預留有信息化的機械和電氣接口，同時總控柜、各工位，以及平移機構都留有1個ProfiNet通訊接口和部分IO點位，便于產線的智能化升級。

（5）產品品質提升，可追溯

采用流水線形式的布局，使每個工位只負責幾個工序的作業，相比之前一個作業員完成一個產品的所有工序作業現有的方式可以減少作業員的作業難度，同時提升品質;另外，當出現品質問題時，可通過工序內容責任到人，提升作業的質量意識，使產品質量更加穩定。

3 結語

總而言之，司控器作為機車配件司控器組裝的重要設備，對于組裝工作的順利進行具有十分重要的現實意義。通過對司控器生產線的電氣設計進行一定的改造升級，進而能夠為工作效率的不斷提升建立良好的基礎。

參考文獻：

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