车身焊装总成控制系统设计说明

2016-03-13天津爱信工业技术有限公司郝春芳

电子世界 2016年2期

关键词：设计说明

天津爱信工业技术有限公司　郝春芳

车身焊装总成控制系统设计说明

天津爱信工业技术有限公司郝春芳

【摘要】车身焊装总成生产线是焊装主线中最为核心的生产部分[1]，本文基于MPI/PROFIBUS DP通讯协议，利用S7-300系列PLC，设计了某焊装车间车身焊装总成生产线控制系统，主要对其设计原理和控制过程进行介绍。

【关键词】车身焊装总成；PLC；设计说明

1　工作原理

该控制系统采用Siemens S7-300系列PLC，分别设计左侧围控制箱，右侧围控制箱，地板控制箱及主控制机柜，分别安装在相应装置位置。触摸屏采用MP 277-10寸触摸屏，安装在主控制机柜正面，方便工艺人员进行操作。

主站采用CPU 315-2 PN/DP，组合了MPI/ PROFIBUS DP-主/从接口，从站搭配ET 200S实现分布式组态，分别利用以太网及DP网络通讯的方式，将PLC、操作面板组成为一个车身总拼控制系统。

本套系统的工作原理为：系统采用一个主站、三个从站DP通讯的基本网络结构，通过以太网通讯至触摸屏。首先通过触摸屏MP277选择生产模式，可设定自动生产模式或手动生产模式及其他参数，即把各种设定值传送到PLC，通过其内部程序，监控现场各设备（如气缸、电磁阀等）的运行，及时根据内部程序调整各设备及仪表的输出，并把故障及时传送给触摸屏，然后通过指示灯及音乐报警器进行报警提示，以人机对话的方式，提示现场操作人员处理故障，达到生产条件后，可根据自动生产工艺流程进行生产及相应操作，逐步完成“下车身/左右侧围上件-车身拼接-焊接部分-打开部分”一系列生产。

2　系统硬件

在PLC主机柜内，主要布置有PLC控制系统1套，开关电源若干个，继电器若干个，电源开关若干个和电源端子排，左右侧板装分别配风扇和过滤网。柜顶装有三色指示灯（红、黄、绿）；主机柜正面安装黄色220V电源指示灯，红色系统故障指示灯，自复位按钮，紧急停车旋转复位按钮，以及触摸屏。

左侧围控制箱布置有1块IM151-1标准模块（用于连接ET 200S和PROFIBUS DP的接口，并处理与PROFIBUS-DP主站的所有数据交换），若干块PM-E电源，1个电源开关，若干块I/O终端版和若干块DI/DO卡件等，正面安装了24V电源指示灯。

右侧围控制箱的结构与左侧围控制箱基本一致。

地板控制箱，布置有1块IM151-1标准模块，若干块PM-E电源，1个电源开关，若干个继电器，若干块I/O终端版和若干块DI/DO卡件等，正面安装了地板控制箱系统故障指示灯，24V电源指示灯和紧急停车开关各1个。

3　控制过程

控制过程可分为自动控制以及手动控制，当装置处于正常情况下，系统可自动完成整个白车身总拼过程，当装置出现故障，为了继续生产，可在触摸屏上进行手动控制，按照提示进行操作即可。下面介绍自动控制过程：

3.1 下车身及左右侧围上件

系统处于初始位置，即滑撬举升，左右侧围处于翻平状态，其他夹具均处于打开状态时，下车身及侧围上件同时开始，下车身先经由下车身总成位置推进，碰触接近开关后，自动触发接近开关，PLC收到开关触发状态后，执行传送锁锁紧指令，设置前后两处传送锁，以固定下车身模具，到位后，指示灯亮用来提示到位情况，然后滑撬下降，地板夹紧，相应指示灯亮，上车身上件完成。

侧围上件分别左侧围和右侧围上件，可不分顺序、不分先后进行，上件后，检知开关触点闭合，PLC程序读取后，自动触发相应夹具夹紧，夹紧到位后，相应指示灯亮，侧围上件完成。

下车身上件与左/右测围上件同时进行，两个步骤相互独立；

3.2车身拼接

完成后，系统给出声光提示，装置周围限制区域光栅感应无人员存在，左右侧围总成装置开始翻直，均到位后，触碰各自检知开关，待气缸的反馈信号出现前，左右侧围不进行推进，待反馈信号到位后，接着左右侧围同时推进至地板中心线，待侧围件与下车身件锲合后，左、右侧围锁紧，继而左、右侧围夹具夹紧，车身拼接完成，相应指示灯闪烁，提示该部分完成。

3.3焊接部分

焊接部分分为：下车身与侧围紧固焊接、前风挡横梁焊接、后围板焊接、顶盖后横梁焊接共四个部分。首先进行下车身与侧围紧固焊接，该部分焊接在车身拼接完成后进行自动焊接，逐点进行，单侧围约10-15点焊，焊接点数及方式可根据具体车型进行调整，焊接完成以PLC收到最后一个焊接点完成反馈后为准，PLC设定该部分焊接完成指示灯亮，提示进入下一步；然后进行前风挡横梁上件，到位后夹紧，进行焊接，完成后指示灯亮提示进入下一步；后围板和顶盖后横梁焊接过程依次进行，待整个焊接过程完成后，PLC给出声光提示，方可进入夹具打开部分。

3.4夹具打开部分

待焊接部分完成，进入夹具打开部分：首先顶盖后横梁夹具打开，其次后围板、前风挡横梁夹具打开，然后左/右夹具依次打开，接着左/右侧围退回，到位后翻平，滑撬举升，下车身传送锁解锁，最后夹具打开部分完成，即恢复到下一生产过程的初始状态，PLC给出声光提示，可开始下一生产过程。

4　优化设计

生产过程中，如系统出现非正常断电，需操作人员在系统再次上电前，按下紧急停车按钮，待系统恢复正常后，将控制模式切为手动，将其恢复至不影响生产状态，再解除急停，继续生产。现因系统掉电再得电过程短暂，为防止操作人员不能对此作出及时操作，特将程序作掉电复显优化：如控制系统出现非正常掉电情况，操作人员应停止操作，先将控制系统内部电源依次断电，检查外部电源，在查明异常后，再按照供电过程，给系统重新上电。系统再上电后，操作人员应等待系统恢复正常后，观察触摸屏，恢复到正常操作状态，方可进行操作。操作顺序如下：第一，断电前处于自动生产模式：再次上电后，等待触摸屏恢复正常，然后触摸屏提示1：“系统掉电重启，请切换为手动控制”，操作人员切换为手动控制，接着触摸屏提示2：“是否解除急停，恢复生产”，操作人员进行复位操作后，可进入生产主画面；第二，断电前处于手动生产模式：再次上电后，等待触摸屏恢复正常，然后触摸屏提示1：“是否解除急停，恢复生产”，接着操作人员进行复位操作后，可进入生产主画面。