應用無線技術取代壓機模具識別線

文/于順義·長城汽車股份有限公司

沖壓線采用人工操作天車上模具，模具固定后需要手動將模具識別線從工作臺端插到模具端，模具識別線插拔操作浪費天車工的換模時間，且工廠后期推進無人車間，此處無法實現無人化，成為扼住無人工廠咽喉的問題，為其尋求解決方案，勢在必行。

通過對市場產品的尋找、調研，發現可以利用非接觸式供電及非接觸式通訊技術，作為給板料檢測傳感器無線供電、無線接收狀態信息的解決方案，以提升設備的智能無人化水平。

模具識別線應用瓶頸

生產準備過程中，天車工上模具后，需將模具識別線插到工作臺接線盒及模具接線盒，用于識別當前模具號、序號以及在生產過程中的板料檢測、斜楔檢測等。模具識別線航空插頭的插針容易被頂進去，接觸不良后需要通過專用工具維修，使用中會出現短接掉閘、模具號識別錯誤、板料檢測不到停機、斜楔檢測錯誤等問題。

下一步工廠進入智能化、無人化，天車自動吊運上模具，此處的模具識別線插拔需要人工，況且使用過程中問題又較多，諸多因素都影響工廠無人化的改造。

解決思路

尋找能夠取消模具識別線的方案。沒有了模具識別線，不用線纜拔插，線纜、設備、模具端接口插針的維護也隨之取消。

⑴模具板料狀態檢測采用接近開關(即無觸點開關)，取消識別線需要找到能夠給接近開關無線提供工作電源并能夠實時采集檢測開關狀態的檢測元件。

⑵模具編號識別，需要能夠不用線纜端接編號來判斷，采用無線掃描及載碼體的方式解決編碼、序號等的識別問題，且所使用的識別裝置要能夠在模具清洗中不怕水溶液的影響。

適用的檢測元件

經過周邊資源尋找，目前市場上能夠滿足該需求的產品為P+F 的WIS2 系列產品。該產品能夠以無線方式提供24V 電源，并反饋8 個PNP 通道的狀態。

工作原理

以西門子分站為例，工作臺分站接主級12 芯線，包含24V 電源和數字量信號線，模具端通過現場IOLink 模塊，連接檢測傳感器，接收模塊接收電源并回傳檢測開關信號狀態給分站。接線原理圖見圖1、圖2、圖3，具體參數見表1。

表1 P+F 產品參數

圖1 接線圖

圖2 原理圖

圖3 IO-Link 模塊接線原理圖

網絡配置

當前模具最多4 路板料檢測開關，2 個斜楔檢測開關，WIS2 產品可以滿足使用。整套原理圖及新老方案對比如圖4 所示。

圖4 整套原理圖及新老方案對比圖

安裝方案

以工作臺中心為基準點，向前和右側分別偏置10cm，在工作臺和模具對應位置分別安裝主級和次級模塊。

主極端由于原裝線纜僅0.3m，可采用配套5m標準線(299855-V112-G-BK5M-PUR)延長；同理，次極端采用2m 標準線(299860-V112-G-BK10MPUR-V112-G)延長。

該產品主極安裝在工作臺上，距離上表面2mm，以保證在日常維護中不會對元件產生破壞。次極安裝在模具下表面，同樣距離下表面2mm,避免劃傷。

配置清單

以1 條4 序沖壓線10 套模具為例，配置清單見表2。

表2 1 條4 序沖壓線10 套模具配置清單

模具識別方案

模具識別需要識別模具編號、序號、車型號等內容，該功能可采用RFID 功能替代，在每個模具上不會被磕碰到的位置安裝載碼體，在工作臺上安裝讀寫頭，為防止讀寫到鄰近的模具載碼體，需要把讀寫范圍調整到2m 以內，讀寫頭安裝在分站柜內，外置天線即可。以4 序沖壓線為例，配置參數見表3。

表3 4 序沖壓線配置參數

結束語

該方案應用無線技術取代壓機模具識別線，較之前方案來說，可以節約天車工上下模具時間，取消模具識別線插頭的維保工作，且可以與模具自動管理、無軌電動平板車自動運輸模具、天車自動上模、工作臺自動夾緊下模等智能功能直接聯鎖。采用該方案可以從智能天車自動上模到設備一鍵換模，實現生產的無人化跨越。為后期公司智能化推進、無人工廠開發建設奠定基礎。