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UniMAT PLC在汽车厂冲压电机气体系革新中的操纵

一、媒介

   某汽车厂多条出产线的压机是德国SCHULER压力机公司于九十年月制作的装备, 接纳SIEMENS公司的S5系列PLC实现冲压机床的焦点节制和求助告急掩护,从投入操纵到此刻已持续出产了十多年,今朝它所操纵的西门子S5节制体系已存在较严峻的老化景象,毛病率回升,且良多电气节制装备因为年限太久,西门子已不出产和供给,备件供给存在很大危险,这类状况如不及时转变,将压机掩护和通俗高效出产带来很大的隐患,为处理压机所面对的掩护题目,将今朝所操纵的西门子S5节制体系进级到今朝遍及操纵的西门子S7节制体系,充实保障冲压机床的通俗高效运转。

二、体系概略

跟着中国WTO的插手,外洋汽车大厂纷纭在中国投资建厂,汽车品种单一,格式各别,冲压出产企业的成长与汽车产业愈来愈慎密地接洽在一路。本次革新东西是600吨位闭式冲压机,体系节制道理图以下所示。冲压机床任务时,由电念头经由进程皮带轮驱动飞轮,颠末齿轮副和聚散器动员曲柄滑块机构,将飞轮的扭转活动转换为滑块的高低活动从而实现对工件的冲压。滑块从最高点起头活动,活动到最低点实现对工件冲压,而后又回到最高点断开聚散器,实现一个任务轮回。为了调理滑块感化在工件上的巨细以便更好地实现对工件地冲压,在挪动任务台下面装配有气垫,经由进程调理气垫外部紧缩氛围的压力保障压机以划定的压力停止冲压。在冲压进程中因为滑块的分量将对全数体系的活动产生首要影响,故接纳一套均衡装配,用紧缩氛围托住滑块,使得在任务中滑块的分量为零,滑块活动的能源完整由飞轮供给。从而防止了滑块自重对体系的影响。每台压性能够或许改换差别的模具冲压差别的工件,在改换模具时将气垫放下,将装配于滑块上的凸模解锁,支配于挪动任务台的凹模下面,滑块开到最高点,而后经由进程挪动任务台将模具开出,将新模具开入。

图1 压机任务道理


体系由以下几个局部组成:
  1. 由S5-155U组成冲压机床焦点节制体系

2. 由S5 I/O驱动焦点装备

3. 由WF470组成上位监控和数据办理体系

4. 由并行编码器监测体系滑块,气垫高度,凸轮角度

5. WF715组成凸轮宁静节制体系


三、体系请求

1)耽误机器的操纵寿命――――因为压力机为汽车出产线上的关头装备,该装备的通俗与否间接干系到全数汽车出产线的运转效力,并且单台压机的装备造价高贵。因为压机机器局部的寿命约莫在50年摆布,而电气局部的寿命通俗只要15年摆布,是以在压机的操纵年限里约莫要对电气装备停止三次革新。

2)削减备件本钱,杰出的可掩护性――——为了实现体系革新后具备杰出的可掩护性,各类硬件模块选用标准化系列,所选用的应是具备杰出成久远景手艺的产物,如许才能够保障未来久远的备件供给。软件方面在原有S5法式的根本上点窜,既保障了革新后体系的分歧性,同时根据用户须要定制节制功效,并插手须要的正文,保障法式代码的可读性,以是掩护方面不存在题目,保管好各类开辟文档材料并及时标准化入档,确保软件的可掩护性;

3)疾速改换削减停机时辰,只要4周――——为了能做到现场施工省时省力,延长停机时辰,削减对出产的影响。革新前做好筹办任务:对体系中哪些须要革新替换、哪些持续保留,停止公道的支配分别,防止自觉扩展革新规模和漏掉革新名目环境的产生。一切的接线和法式中的节制点都保障完整一样。

4)全中文操纵界面,壮大的诊断体系――全汉化的操纵界面,便利操纵职员领会装备状况,点窜工艺参数、供给产量查问,便于出产调剂。同时在上位机以图形体例直观显现毛病、报警信息,显现体系中各节点通信状况。

5)根据用户须要定制节制功效――――在坚持原有操纵情势不变的同时,根据现场现实须要,增添呼应的监控功效。

 

四、体系设想

1、设想计划

因为压力机为汽车出产线上的关头装备,该装备的通俗与否间接干系到全数汽车出产线的运转效力,并且单台压机的装备造价高贵。是以革新进程中请求的是100%宁静,100%的胜利率。鉴于上述环境,在全数名目革新的进程中接纳以下的计划:

1)在全数体系革新的进程中,先调试软件,而后再停止电气装备的革新

为了下降全数名目的革新危险,在全数名目调试时先不停止电气装备的革新,一切的S5装备全数不动,在S5 体系里增添一块PROFIBUS通信卡,将S5体系里一切的装备旌旗灯号经由进程PROFIBUS通信传输给S7 400的CPU,由S7 400 CPU取代S5的节制CPU,全数装备的节制法式在S7 400中运转,外部节制旌旗灯号全数由S5的模板驱动。

在全数名目实行的进程中,经由进程在S5中增添一段切换法式,只要点窜参数便可实现自在切换S7,S5体系来对机器停止节制,并且全数体系的改换进程能够或许在3个小时之内实现,做到了无危险革新。

2)全数电气装备革新遵守体系化进级革新的准绳,根据压机节制工艺请求,将S5节制器进级为S7-400F节制器,增添宁静掩护功效。

宁静节制体系是特地用于危险场合联锁和告急变乱泊车的节制体系。它与用于通俗工艺进程节制的PLC的实质区分在于,其功效是在变乱和毛病状况下(包含装配变乱和节制体系自身产生毛病时),使装配能够或许宁静泊车,防止对装配职员的危险和对环境形成卑劣的影响等。若是有临界操纵景象产生,节制器能够或许进入到用户界说的宁静状况,以便根据预约的挨次履行停机法式,随后便能够或许向用户供给诊断数据信息报告。

为了用户对装备掩护的便利,革新进程保障一切的法式布局,电气接线,和申明文档都和原有体系大致分歧,一切修改过的处所都有具体的申明和标注。别的,一切法式,变量表均加中文正文,为掩护职员带来便利。

3)监控画面接纳一台WINCC数据监控办事器作为全数体系的主监控计较机,接纳一台装配电子盘的触摸屏作为机器监控界面。

因为压机任务时的震撼会对电脑的硬盘形成很是严峻的侵害,故请求在机器上装配的监控计较机不能有硬盘,而全数出产线的节制工艺又请求一切的数据办理必须由计较机来同一办理。为了处理上述抵触全数体系接纳两台计较机来停止办理。一台装配于电气节制柜内的BOX PC来实现全数体系的数据办理,办理软件接纳西门子的监控软件WINCC来实现,操纵体系接纳不变靠得住的WINDOWS 2000。别的一台电脑接纳微软的WINCE作为操纵体系,全数电脑不带硬盘,数据存储于一个2G的电子盘上。

接纳由德国入口的压机公用监控软件NETC@P,长途对BOX PC上的WINCC软件停止监控。与其余长途遥控软件比拟,NetC@p软件特地针对及时办事,具备便于节制操纵进程的特色。该体系是以一种图形显现卡的情势离开软件运转的,是以,一切请求城市显此刻一个小我数字助理或挪动平板电脑上,而不须要额定为软件编程,NetC@p担任阐发和调理。这个被装配在主机上的软件就像一个终端仿真法式,把图象、鼠标和键盘信息以打包的情势放在以太网上,以供从机操纵。从机经常被用作客户操纵端或挪动终端(以Windows CE作为操纵体系),在从机上,NetC@p操纵软件将主动开启运转。不须要别的法式或装配的帮助。经由进程一个设定好的收集,或ISDN和DSL收集毗连,只要事后设定毗连参数,并且输入体系,即能轻松实现长途操纵和阐发,明显节流时辰和破费。

4)编码器全数替换为PROFIBUS DP总线布局编码器。

将本来的TTL电平的绝对值编码器全数替换为带有PROFIBUS DP接口的编码器。PROFIBUS DP收集能够或许供给12Mb/s的传输速率和杰出的抗搅扰才能使得新体系的节制精度和抗搅扰才能远远强于老体系。

5)S7I/O模块接纳散布式I/O体系ET200M的模块,模块用七维体育公司UNIMAT的UN 300系列模块,与CPU之间接纳PROFIBUS DP总线布局

2、体系设置装备摆设

   全数主动化节制装备的进级对应表以下,主动化各类首要的电气节制装备都将接纳新的节制体系替换。

革新后体系电气布局图以下:

                                        图2 体系电气布局


3、节制体系功效进级

      1)接纳S7 400F毛病宁静型节制器及旌旗灯号模块

体系的节制器接纳西门子S7 400F毛病宁静型节制器,体例S7 400外部集成的凸轮节制软件来实现凸轮节制,取代本来体系的凸轮公用节制器WF715,在增添节制矫捷性的同时,经由进程毛病宁静型节制器供给的宁静功效模块对电子凸轮及凸轮编码器通信停止宁静监测,保障体系宁静,防止对操纵职员的危险。

      2)S7 体系与计较机接纳以太网停止数据互换

体系中增添以太网通信模块CP443,经由进程以太网和全数体系的上位机停止数据互换,同时赐与后全数出产线的组网供给接口,在每台压机上都可监督该压机地点单位肆意压机的运转环境,为掩护带来便利。

       3)操纵公用长途监控软件NETC@P,经由进程以太网实现压机显现终端(从机)与PC BOX(主机)之间的数据互换。

为了防止因为压机任务震撼给计较机带来侵害,接纳两台电脑实现全数体系的监控,一台接纳高靠得住性西门子PC BOX工控机作为办事器,用来存储数据和装配一切的节制软件;另外一台作为客户显现终端运转一个公用操纵体系,停止长途拜候办事器;客户真个计较机上装配一个电子盘,不任何的活动部件从而防止了因为压机的震撼对电脑寿命的侵害。

主性能够或许辨认一切已挂号的从机,并且每次只把操纵权分派给一个从机。在节制室的操纵台上输入这项指令的时辰,会亮起一盏白色或绿色的近似交通旌旗灯号灯样子的唆使灯。防止同时操纵或毛病操纵。操纵职员还能够或许对主机停止事后设定,以决议每当有从机请求操纵权的时辰,是由主机做出决议,仍是由主机主动把操纵权分派给最早提出请求的从机。再次,若是须要受权某一名操纵职员具有操纵权的话,也能够或许操纵暗码,或一个暗码开关锁定操纵权的操纵规模,最大限制地保障体系的宁静操纵。

4)WF470进级至WINCC

上位机软件由WF470进级至WINCC,上位机进级为15寸触摸屏操纵体例。

操纵WINCC的壮大功效,体系增添了以下功效:

a) 汉语/德语说话切换功效,便利车间操纵职员平常操纵和出产厂家的按期掩护颐养;      

b)在上位机显现PLC 输入、输入、摹拟量输入输入的状况,与电控柜中PLC模块的现实安排分歧,同时各个通道的每一个点都配以具体正文;

                             图3 PLC I/O模块状况显现

c) 经由进程WINCC壮大的存储功效增添100组模具数据办理,事前将模具的工艺参数存储在模具配方中,出产时只要将呼应模具的参数导出便可,大大进步了换模速率,进步出产效力的同时便于模具的同一办理,削减误操纵;

                              图4 模具数据配方

 d)增添模具数据操纵权限办理。体系进级后,操纵职员在设定模具参数时只能在从配方中导出的数据规模高低设定,跨越设定规模则设定有用。设定规模可由机床掩护职员停止设置,削减误操纵对模具的破坏;增添滑块高度两次调理,将两次调理的数据集成到模具配方中,只要点击按钮便可实现高度设定,操纵便利温馨;实现滑块高度和蔼垫高度同时调理,换模操纵疾速不变。

                             图5 模具数据参数设定

e)超强毛病诊断体系,增添操纵信息记实。体系进级后,除保留体系原有毛病记实之外,对机床面板上的一些首要操纵和对模具的一切参数设定操纵停止记实,便利停止变乱查找,义务明白;

                             图6 操纵信息记实

f) 超强体系诊断功效,增添编码器标定,传感器、变送器标定。体系革新后,将参数标定庞杂的计较经由进程法式实现,现实操纵时,只要要根据标定领导,经由进程丈量东西实测高度或压力、温度等,便可实现标定任务。

                             图7 编码器标定

5)编码器接纳PROFIBUS收集停止毗连

   全数体系的编码器接纳PROFIBUS收集停止毗连,滑块调剂和下气垫调剂编码器接纳一条公用的PROFIBUS收集停止毗连,凸轮编码器接纳自力的PROFIBUS收集停止毗连,首要斟酌到电子凸轮编码器是压机节制体系焦点控件,在压机运转进程中须要疾速及时呼应。PROFIBUS收集的最大通信速率能够或许到达12Mb/s最大限制的保障了编码器检测精度和通信品质。

 

五、革新结果阐发

1)宁静方面

   革新进程接纳S5和S7新旧体系并行运转,确认S7体系节制靠得住性后再撤除S5,保障无危险革新;在新体系中供给完美的体系诊断功效,解除宁静隐患,保障了宁静出产,防止职员危险;

2)手艺目标

   滑块、气垫高度,均衡器、气垫压力等各项压构造头参数均合适工艺请求,模具的产物品质获得杰出的节制;

3)出产效力

   经由进程引进新的配方手艺,全中文操纵,有用进步换模速率,下降任务强度;

4)经济效益

   有了第一台压机胜利进级革新的胜利经历,厥后的压机进级革新进程加倍标准化,革新周期延长1/3,到达高效革新,节俭了大批维修用度。另接纳UNIMAT的西门子兼容模块,也节流了本钱。

 

六、竣事语

经由进程本次革新实现了原本的全数节制功效,并且在原有操纵监督功效的根本上实现了诸如配方换模、操纵记实查问等用户定制的适用功效,为厂方停止出产办理和变乱阐发供给了强无力的东西。同时因为S7绝对S5更壮大的功效,使得不管是体系呼应速率仍是掩护调试都较之之前都有很大的改变。体系革新实现到此刻已宁静不变运转半年,获得了厂方运转职员和办理职员的遍及好评。

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