冲压自动化控制系统

冲压自动化控制系统的应用

1改造原因及工艺需求

冲压车间A线有5台压力机，按前后位置摆放分别为2000T-1000T-800T-800T-1000T,各台压力机采用单机控制，由四个人手动操作。每台压力机由一套西门子S7-300系列PLC系统控制，在操作面板备有PROFACE人机界面。各压力机间放置一台输送带，做为传送冲压半成品件用，以此实现压力机间物料自动传输。A线是车间吨位最大，工作台面最大的压力机组，一些大型的外表件必须在A线生产。目前A线主要生产车型有MPV瑞风、SUV瑞鹰、重卡。由于产量不断攀升，且外表件质量控制严格。现生产节拍为3-4P/min，不能满足生产要求；且质量问题得不到很好的控制，返修和报废率太高。主要从以上两方面考虑，经过公司相关部门研讨，决定在A线实施自动化改造。改造后实现整个生产节拍提升为6-7 P/min，返修率降低20%，无安全事故。

2 系统设计

以现有A线线体为基础，进行一系列自动化改造，具体添加7台机器人，两个上料台，一个板料定位台和一个下料传送带。改造后实现A线全自动控制，包括自动上料、拆垛、冲压、下料等全自动控制。

电控系统以西门子S7-300系列PLC和 Profibus-DP总线为核心控制设备，采用接近或光电开关监测执行机构的位置，现场的各种控制信号及执行元件均通过Profibus-DP总线接入PLC，由PLC控制全线的动作。为便于操作，在主控制柜上设置人机界面(HMI)；为实现压力机与机器人动作连锁，在每台压力机上新增16点I/0模块各一只，采取H/W方式与系统总站实现通信。

操作分为自动、手动两种形式，自动时全线在程序控制下自动运行；手动时，操作人员在现场操作台上进行操作。

电气采用PLC控制，集中控制与现场控制相结合，PLC对底层设备的控制和信号的采集采用PROFIBUS-DP的工业现场总线的方式，系统留有与车间上位机联网的接口，能体现线体动作特征的数据集中实时储存在一定的区域。

控制部分由主控PLC系统、若干个远程I/O模块和变频器构成： PLC系统控制线体所有的停止器和电机及其他设备。

PLC本地站的电气部分由2个控制柜组成。控制柜内配有DC24V电源、PLC系统、中间继电器以及I/O接线端子等。控制柜上装有电压表、电流表及指示灯等。

系统具有以下功能：

集中启/停操作控制；自动运行控制；维修状态手动控制；报警控制；急停控制。

1）设置5个远程I/O从站，位置分别放在个各压力机操作工位侧面，按照人性化的设计位置摆放。 2）在每个操作工位设置现场操作控制面板（共6个），用于控制线体启、停；机器人的手动启停和相关急停装置；并配有指示灯。

3）线体设置变频器五台，其中两台上料工作台的调速，一台定位台的调速；另两台用于控制下料传送带

的升降和运转。

4）接近开关选用TURCK，行程开关选用OMRON产品。 5）变频器选用三菱的A540产品。

6）PLC选用SIEMENS的315-2DP，远程I/O从站选用也选用S7-300系列PLC产品。

7）控制柜选用RITTL，配图纸袋及调试台。在动力柜与控制柜间用隔板隔开。控制柜上设置三层柱状指示灯及八音喇叭，选用PATLITE产品。

8）双料检测开关选用德国 KLASCHKA 产品；断路器、接触器选用SIEMENS产品；中间继电器选用FUJI产品；按钮、指示灯、旋钮选用Schneider产品；电缆及桥架选用国产名优产品，桥架配隔板将动力线与信号线隔开。

9）交、直流电压表使用进口数字表。

10）控制柜以及操作盒面板上的按钮和指示灯布置应合理美观。

4 全线自动化控制

1. 在触摸屏上选择要生产的产品件序号，按Part confirm键，确保安全。

2. 打开压力机电源，待压机急停信号给机器人后，方可启动机器人电机MOTOR（绿灯）。 3. 把机器人打到手动（manual）状态，设置R5=0（MOTOR内部启动）,R6=0（程序内部选择）。 4. 选择997号程序，手动运行到最后一步（注意观察机器人运动，防止机器人与相关设备的干涉），更换吸盘（更换工具的旋转开关Tool changer s/w），确保吸盘与机器人的连接处小传感器灯亮绿色。

5. 选择要生产板件相对应的程序号，光标移动到最后一步运行到原始位置，再到2 DO32=1 运行

一下，待出现end，设置R5=1（MOTOR外部启动）R6=1（程序外部调用）; 将机器人打到自

动（AUTO）工作状态（机器人运行模式必须是1cycle mode）。查看信号表：机器人输出信号有DO02、04、06、07、09、10、24、26、30、31、32。

6. 调整压力机，待所有压机和机器人全部准备好以后（压机单次、上死点），控制面板设置机器人自动、连线、连续，关闭所有的安全门，插上安全栓。

7. 拆垛机上上板料，要求板料必须平整，磁力分张器紧靠板件的侧面，传感器上面必须紧贴在最下面一块板件的下面。安装对中台上传感器，要求两传感器距离尽可能的大，没有板件时红光要照到圆孔内。

8. 触摸屏能监控到所有信息，待触摸屏左侧机器人准备（RBT RDY）全部（3、4工艺为上面6个，5工艺为全部7个）变为绿色为准备好，选择即将生产板件的数量，然后再选择相对应的产品件序号，按Part confirm键，All Auto灯将出现闪烁状态，再按全自动（ All auto ）键后，机器人开始自动化生产。

9. 自动化生产结束后，手动运行一下998号程序，其最后一步为手动生产安全位置。关闭相关

设备（压力机，对中台鼓风机）的电源。

5 程序解析

1） 1号机器人程序：

Program File Format Version : 1.5 TotalAxis: 6 AuxAxis: 0 'FRT FLR

DO7=1 解除2号机器人互锁信号 DO9=1 解除1号拆垛机互锁信号 DO10=1 解除2号拆垛机互锁信号 DO11=1 （没用）

1 IF DI9=1 THEN S1 ELSE 2 1如果DI9存在，就走S1，否则到2 2 IF DI10=1 THEN 4 ELSE 3 2如果DI10存在，就到4，否则到3 3 GOTO 3跳到1

4 CALL 101 4调用程序101 GOTO S13 跳到S13(第13步)

S1 MOVE P,S=50%,A=2,T=0 以50%的速度，运行精度为2，

P曲线的以最佳路径方式运行到S1的终点位置 WAIT DI9 等待1号拆垛机给过来的信号 WAIT DI2 等待阀1没有吸气的信号 WAIT DI4 等待阀2没有吸气的信号

S2 MOVE P,S=100%,A=2,T=0 以100%的速度，运行精度为2，

曲线的方式运行到S2的终点位置 PRINT #0,\

WAIT DI9 等待1号拆垛机给过来的信号 DO9=0 输出锁定1号拆垛机信号 DO1=1 阀1吸气通 DO3=1 阀2吸气通

IF DI5=1 THEN S3 ELSE 5 如果DI5存在，走S3步，否则到5 S3 MOVE L,S=30mm/sec,A=1,T=0 UNTIL DI17 以30毫米/秒的速度，运行精度为1，

直线的方式运行直到DI17信号有的位置 DELAY .2 延时（等待）0.2秒

DO5=1 输出DO5为1（也就是置DI5为0）

P1=P* 将当前的位置（S3的终点位置）参数记录到P1存储器 5 V2!=0.8 ' Material Tickness 设置板件厚度（很重要） 'PRINT #0,\

V3!=V1!*(-V2!) 计算V3！的值

R2=(0,0,0,0,0,0) 给R2寄存器赋值为（0，0，0，0，0，0） R2.Z=V3! 将V3！的值赋给R2的第3位，其余不变 P2=P1+R2 将P1和R2的值相加赋给存储器P2 'PRINT #0,\

S4 MOVE L,P2,S=1000mm/sec,A=1,T=0 以1000毫米/秒的速度，运行精度为1，

直线的方式运行到P2记录的位置 DELAY .2 延时（等待）0.2秒

WAIT DI1 等待阀1吸气已达到所设置的真空度

WAIT DI3 等待阀1吸气已达到所设置的真空度

R3=(0,0,0,0,0,0) 给R3寄存器赋值为（0，0，0，0，0，0） R3.X=10 将10赋给R3的第1位，其余不变 R3.Y=10 将10赋给R3的第2位，其余不变 R3.Z=100 将100赋给R3的第3位，其余不变 R3.RX=-2 将-2赋给R3的第4位，其余不变 P3=P2+R3 将P2和R3的值相加赋给存储器P3

S5 MOVE L,P3,S=100mm/sec,A=3,T=0 以1000毫米/秒的速度，运行精度为3，

直线的方式运行到P3记录的位置

R3=(0,0,0,0,0,0) 再给R3寄存器赋值为（0，0，0，0，0，0） R3.X=10 将10赋给R3的第1位，其余不变 R3.Y=10 将10赋给R3的第2位，其余不变 R3.Z=100 将100赋给R3的第3位，其余不变 R3.RX=0 将0赋给R3的第4位，其余不变

P3=P2+R3 将P2和新R3的值相加赋给存储器P3（覆盖前面的P3） S6 MOVE L,P3,S=300mm/sec,A=3,T=0 以300毫米/秒的速度，运行精度为3，

直线的方式运行到P3记录的位置

T 0.2 等待0.2秒

WAIT DI17 等待大吸盘吸住板件的信号（板件未脱落） IF DI18=1 THEN 如果DI18为1（双料），则 STOP 停止 ENDIF 条件语句结束

S7 MOVE L,S=800mm/sec,A=1,T=0 以800毫米/秒的速度，运行精度为1，

直线的方式运行到S7的终点位置

DO9=1 解除1号拆垛机互锁信号

S8 MOVE L,S=100%,A=3,T=0 以100%的速度，运行精度为3，

直线的方式运行到S8的终点位置 WAIT DI11 `等待对中台没有板件的信号（对中台上两个光电传感器） WAIT DI7 等待2号机器人给过来的能进入对中台的信号 DO7=0 输出锁定2号机器人信号

S9 MOVE P,S=100%,A=3,T=0 以100%的速度，运行精度为3，

曲线的方式运行到S9的终点位置 S10 MOVE L,S=50%,A=1,T=0 以50%的速度，运行精度为1，

直线的方式运行到S10的终点位置 DO2=1 输出真空阀1停止吸气转为吹气信号 DO4=1 输出真空阀2停止吸气转为吹气信号 DELAY .1 延时（等待）0.1秒

S11 MOVE L,S=100%,A=2,T=0 以100%的速度，运行精度为2，

直线的方式运行到S11的终点位置 S12 MOVE P,S=100%,A=3,T=0 以100%的速度，运行精度为3， 曲线的方式运行到S12的终点位置

DO7=1 解除2号机器人互锁信号 _RN1=_RN1+1 计数器（每走一遍程序自动加1） V1!=_RN1 将 RN1的值赋给V1！

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