文/陳艷，趙樹林·奇瑞汽車股份有限公司

沖壓生產(chǎn)線改造中壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備間交互信號(hào)的分析與研究

文/陳艷，趙樹林·奇瑞汽車股份有限公司

隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，年產(chǎn)量持續(xù)增長，帶來的生產(chǎn)壓力與日俱增，作為汽車生產(chǎn)四大工藝之首的沖壓，承擔(dān)著巨大的壓力。隨著國內(nèi)沖壓生產(chǎn)線自動(dòng)化的剛性需求，形式多樣的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)運(yùn)而生，但國內(nèi)落后的生產(chǎn)現(xiàn)狀與先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備不匹配的矛盾也愈發(fā)突出，如何在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上最大限度地提高生產(chǎn)效率，是目前業(yè)內(nèi)迫切需要解決的問題。本文根據(jù)奇瑞公司沖壓生產(chǎn)線改造過程中的實(shí)際情況，簡要介紹了沖壓生產(chǎn)線改造過程中壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備交互信號(hào)之間的問題處理及分析情況，并針對(duì)性地提出一些切實(shí)可行的意見和建議，希望能給國內(nèi)同行提供一定的參考。

生產(chǎn)線現(xiàn)狀

奇瑞公司沖壓車間A生產(chǎn)線的首臺(tái)壓機(jī)為雙動(dòng)壓力機(jī)， 壓機(jī)穩(wěn)定性和精度低，不滿足覆蓋件表面質(zhì)量要求，且相對(duì)而言結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。與B線單動(dòng)壓力機(jī)制件的AUDIT缺陷相比較，A線的首臺(tái)雙動(dòng)壓力機(jī)缺陷率明顯高于B線的單動(dòng)壓力機(jī)。隨著雙槽件、聯(lián)合安裝等一模雙件應(yīng)用越來越多，加大了高效率的單動(dòng)沖壓線需求；同時(shí)隨著行業(yè)發(fā)展，雙動(dòng)沖壓線逐漸淘汰，高效單動(dòng)沖壓線已成趨勢(shì)，以后車型規(guī)劃時(shí)沖壓均以單動(dòng)為主。

結(jié)合公司現(xiàn)狀，對(duì)沖壓車間A生產(chǎn)線進(jìn)行改造。公司現(xiàn)有一臺(tái)2400t單動(dòng)試模壓力機(jī)，剛好替換A線首臺(tái)2000t雙動(dòng)壓力機(jī)，并改造試模壓機(jī)和線首自動(dòng)化部分，把A線改造成大型單動(dòng)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線。

改造過程中的問題及處理方法

2400t單動(dòng)試模壓力機(jī)作為獨(dú)立的壓力機(jī)不與其他設(shè)備進(jìn)行信息交互，替換A線首臺(tái)雙動(dòng)壓機(jī)后，作為整條自動(dòng)化生產(chǎn)線的一部分，需要增加與現(xiàn)有自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行信息交互的功能。其中主要是安全信號(hào)及壓機(jī)自身狀態(tài)信號(hào)的交互。

需要增加的交互信號(hào)

⑴壓力機(jī)需要提供給自動(dòng)化設(shè)備的信號(hào)：1）壓力機(jī)緊急停止信號(hào)；2）壓力機(jī)安全圍欄（安全門）信號(hào)；3）壓力機(jī)滑塊在上死點(diǎn)信號(hào)；4）壓力機(jī)滑塊在下死點(diǎn)信號(hào)；5）壓力機(jī)選擇聯(lián)機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行方式信號(hào)；6）壓力機(jī)內(nèi)有已經(jīng)完成壓合的板件信號(hào)；7）壓力機(jī)內(nèi)有板件等待壓合信號(hào)。

⑵自動(dòng)化設(shè)備需要提供給壓力機(jī)的信號(hào)：1）自動(dòng)化雙回路急停信號(hào)；2）自動(dòng)化雙回路安全圍欄信號(hào)；3）自動(dòng)化雙路釋放壓力信號(hào)；4）自動(dòng)化雙路啟動(dòng)壓力信號(hào)。

交互信號(hào)的添加

交互信號(hào)的添加基本劃分為兩大類，一類為與安全PLC相關(guān)的聯(lián)動(dòng)安全信號(hào)，需要在獨(dú)立的安全PLC中進(jìn)行信號(hào)處理；一類為狀態(tài)指示信號(hào)。

⑴添加壓力機(jī)信號(hào)。

首先添加與安全PLC相關(guān)聯(lián)的信號(hào)：壓力機(jī)緊急停止信號(hào)和壓力機(jī)安全圍欄（安全門）信號(hào)。增加這兩個(gè)通訊功能需要增加一個(gè)PSSu EF 4DO及4個(gè)帶兩個(gè)常開兩個(gè)常閉的繼電器模塊，將壓機(jī)的急停信號(hào)和安全圍欄信號(hào)通過安全模塊進(jìn)行輸出，并在安全PLC程序中增加相關(guān)的點(diǎn)及程序段實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。其電氣接線圖如圖1所示。

然后，添加壓力機(jī)自身的狀態(tài)信號(hào)：壓力機(jī)滑塊在上死點(diǎn)信號(hào)、壓力機(jī)滑塊在下死點(diǎn)信號(hào)、壓力機(jī)選擇聯(lián)機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行方式信號(hào)、壓力機(jī)內(nèi)有已經(jīng)完成壓合的板件信號(hào)和壓力機(jī)內(nèi)有板件等待壓合信號(hào)。

圖1 電氣接線圖

B線自動(dòng)化設(shè)備與壓力機(jī)間的信號(hào)傳遞通過DP/DP進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，考慮到A線自動(dòng)化原有的接線方式，將以上信號(hào)在S7程序中重新做輸出，通過Siemens I/O模塊輸出后接入繼電器模塊用以實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出的功能，其接線圖如圖2所示。

圖2 A線自動(dòng)化模塊中壓力機(jī)輸出給自動(dòng)化設(shè)備的信號(hào)接線圖

圖3 S7中壓力機(jī)滑塊上死點(diǎn)信號(hào)

圖4 S7中對(duì)上死點(diǎn)信號(hào)的輸出

下面以壓力機(jī)滑塊上死點(diǎn)信號(hào)為例，介紹在壓力機(jī)程序S7中增加的相關(guān)輸出信號(hào)的程序段，將壓力機(jī)上死點(diǎn)信號(hào)傳出給自動(dòng)化設(shè)備，如圖3、圖4所示。

⑵添加自動(dòng)化設(shè)備信號(hào)。

首先，添加與安全PLC相關(guān)聯(lián)的信號(hào)：自動(dòng)化雙回路急停信號(hào)和自動(dòng)化雙回路安全圍欄信號(hào)。增加這兩個(gè)通訊功能需要增加一個(gè)PSSu EF 4DI及4個(gè)帶有兩個(gè)常開兩個(gè)常閉的繼電器模塊，將自動(dòng)化的急停信號(hào)及安全圍欄信號(hào)采集到安全PLC模塊中，并在程序中增加相關(guān)的點(diǎn)及程序段對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后，與壓力機(jī)自身的安全程序進(jìn)行連鎖處理，實(shí)現(xiàn)安全功能。

然后，添加自動(dòng)化設(shè)備自身狀態(tài)信號(hào)。根據(jù)A線自動(dòng)化原有接線方式，將自動(dòng)化釋放壓力信號(hào)及啟動(dòng)壓力信號(hào)通過繼電器輸入到Siemens I/O模塊中，并通過添加程序?qū)崿F(xiàn)。其中自動(dòng)化雙路啟動(dòng)壓力信號(hào)（一路NO，一路NC）接入壓力機(jī)PLC系統(tǒng)，作為自動(dòng)化聯(lián)機(jī)方式下啟動(dòng)壓力機(jī)行程的信號(hào)。依據(jù)壓力機(jī)行程控制要求，此信號(hào)保持到滑塊行程運(yùn)行的180。以后斷開。圖5所示為A線自動(dòng)化模塊中自動(dòng)化設(shè)備輸出給壓力機(jī)的信號(hào)接線圖。

圖5 A線自動(dòng)化模塊中自動(dòng)化設(shè)備輸出給壓力機(jī)的信號(hào)接線圖

硬件的添加

綜上，實(shí)現(xiàn)上述功能需要增加一個(gè)PSSu EF 4DO和一個(gè)PSSu EF 4DI及20個(gè)帶兩個(gè)常開兩個(gè)常閉的繼電器模塊（產(chǎn)品型號(hào)：施耐德 RXM 4AB1BD 2開2閉）及Siemens的I/O模塊。

改造后效果

A線改造后，實(shí)現(xiàn)了首臺(tái)壓力機(jī)的更換，將原有的雙動(dòng)壓力機(jī)替換成單動(dòng)壓力機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了與自動(dòng)化設(shè)備的整線聯(lián)動(dòng)，提升設(shè)備穩(wěn)定性和精度，大大提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到預(yù)期的改造目的和要求。

改造過程中積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為以后的舊線改造奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了沖壓生產(chǎn)線改造過程中壓力機(jī)與自動(dòng)化設(shè)備間的交互信號(hào)，詳細(xì)地介紹了信號(hào)的添加及程序的應(yīng)用，希望能為同行業(yè)及其他整車廠的舊沖壓生產(chǎn)線改造提供參考。

陳艷，助理工程師，主要負(fù)責(zé)沖壓車間設(shè)備規(guī)劃及項(xiàng)目管理工作。