左金林，羅時(shí)俊

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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淺析S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘在汽車(chē)制造之沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用

左金林，羅時(shí)俊

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：寒冷的冬季，液壓油溫度對(duì)各汽車(chē)制造業(yè)沖壓車(chē)間大型壓力機(jī)的運(yùn)行影響非常大。文章論述了西門(mén)子S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘在汽車(chē)沖壓生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，可以為汽車(chē)沖壓行業(yè)提供油溫自動(dòng)加熱解決方案，大大降低了自然界氣溫對(duì)沖壓生產(chǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：沖壓；S7-300PLC；系統(tǒng)時(shí)鐘；汽車(chē)制造；油溫加熱

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.056

CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-173-03

引言

沖壓是汽車(chē)制造的4大工藝之一，一輛汽車(chē)的幾乎所有部件都是由沖壓件拼接而成，沖壓在汽車(chē)制造中的重要性由此可見(jiàn)一斑。當(dāng)前汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，且隨著國(guó)家2025大戰(zhàn)略提出向工業(yè)4.0強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，汽車(chē)制造如何與自動(dòng)控制有效的結(jié)合起來(lái)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，將變得異常重要。本文將簡(jiǎn)要介紹如何通過(guò)S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘在沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用來(lái)達(dá)到降成本提效率增強(qiáng)汽車(chē)制造企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1、冬季沖壓生產(chǎn)線的現(xiàn)狀

汽車(chē)行業(yè)沖壓設(shè)備主要是數(shù)千噸的沖壓機(jī)床，它們靠機(jī)械液壓油進(jìn)行潤(rùn)滑、離合與制動(dòng)。但是在寒冷的冬季液壓油受外界低溫的影響會(huì)變得很濃稠，無(wú)法在管路中快速的傳輸，從而導(dǎo)致壓力機(jī)制動(dòng)不及時(shí)產(chǎn)生打滑、潤(rùn)滑不到位等而大大增加生產(chǎn)單位的故障時(shí)間，且由于潤(rùn)滑不到位而加快了壓力機(jī)的磨損速度，降低其使用壽命。這不僅增加了企業(yè)的勞動(dòng)成本與設(shè)備成本，同時(shí)更降低了企業(yè)生產(chǎn)效率。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中這是非常不利的。

以下是某企業(yè)沖壓車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中與氣溫相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：

由表1可知，氣溫越低對(duì)沖壓產(chǎn)量的影響越大。一年下來(lái)原本只需正常工作時(shí)間就能完成的生產(chǎn)任務(wù)，結(jié)果卻需要加班19天才能完成。這無(wú)形中加快了機(jī)械的磨損以及其他費(fèi)用的損耗。同時(shí)制動(dòng)距離增加了，機(jī)器人與壓力機(jī)產(chǎn)生碰撞危險(xiǎn)的可能性也大大增加了。由此可見(jiàn)，降低氣溫對(duì)沖壓生產(chǎn)的影響非常必要。

表1　某企業(yè)單條自動(dòng)化沖壓線2013年全年受氣溫影響情況統(tǒng)計(jì)表

2、解決方案

為了解決低溫對(duì)沖壓生產(chǎn)的影響，最好的辦法就是進(jìn)行自動(dòng)加熱確保生產(chǎn)前油溫達(dá)到生產(chǎn)需求。由于低溫季節(jié)油溫從10度加熱到正常生產(chǎn)時(shí)的30度需要1.5個(gè)小時(shí)以上，在寒冷的冬季每天早上安排員工早晨6點(diǎn)就到廠里面對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行加熱顯然不那么合理。但是，我們可以通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能。

通過(guò)觸摸屏設(shè)定潤(rùn)滑油和離合器油啟動(dòng)自動(dòng)加熱時(shí)間，當(dāng)設(shè)定時(shí)間到后就進(jìn)行自動(dòng)加熱，且自動(dòng)加熱溫度達(dá)到規(guī)定溫度后能自動(dòng)停止加熱。

2.1 通過(guò)S7-300PLC設(shè)計(jì)油溫自動(dòng)加熱控制程序

1）定義系統(tǒng)時(shí)鐘存放變量readclock

由于系統(tǒng)時(shí)鐘是一個(gè)64位的復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型，所以需要先定義一個(gè)數(shù)據(jù)塊DB1，再在該數(shù)據(jù)塊中定義一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型為“DATE_AND_TIME”的變量readclock用于存放讀取出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)鐘。具體如圖1。

圖1　定義變量readclock

2）讀取系統(tǒng)時(shí)鐘并進(jìn)行加熱控制

通過(guò)西門(mén)子S7-300PLC控制程序讀取出PLC系統(tǒng)時(shí)鐘，并將讀取出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)鐘與觸摸屏上設(shè)定的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行比較來(lái)對(duì)油溫加熱進(jìn)行控制。

（1）讀取系統(tǒng)時(shí)鐘

如圖2所示就是通過(guò)PLC讀取系統(tǒng)時(shí)鐘的控制程序，且讀取出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)鐘存放在以DB1.DBX8.0為第一位的64位中。由于readclock是復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型我們無(wú)法直接進(jìn)行監(jiān)控，故在程序中無(wú)法直接看到讀取出來(lái)的當(dāng)前時(shí)間是幾點(diǎn)，但如果將其分開(kāi)監(jiān)控是可以知道當(dāng)前讀取的系統(tǒng)時(shí)鐘的。

圖2　S7-300PLC讀取系統(tǒng)時(shí)鐘

（2）設(shè)計(jì)油溫自動(dòng)加熱控制程序

讀取出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)鐘的高32位（DB1.DBD8）中存放的是日期和小時(shí)，而低32位(DB1.DBD12)中存放的是分、秒、毫秒和周。由于秒和毫秒的時(shí)間太短，且只要確定了日期，當(dāng)前是周幾也就確定了，故我們的控制系統(tǒng)只需要使用日期、小時(shí)和分就可以了。所以直接使用存放了日期和小時(shí)的DB1.DBD8和存放了分的DB1.DBW12即可。由圖3我們可以看出當(dāng)前讀取出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)間為：2015年12月10日16 時(shí)35分54秒。

圖3　日期小時(shí)和分比較

2.2 觸摸屏?xí)r間設(shè)定

在西門(mén)子WINCCFLEXIBLE觸摸屏組態(tài)軟件里面組態(tài)潤(rùn)滑油和離合器油自動(dòng)加熱時(shí)間設(shè)定畫(huà)面，并將潤(rùn)滑日期小時(shí)與PLC變量MD149鏈接，將潤(rùn)滑分秒與PLC變量MW141鏈接；同時(shí)將離合日期小時(shí)與PLC變量MD136鏈接，將離合分秒與PLC變量MW145鏈接。組態(tài)完成后下載到觸摸屏里面并將觸摸屏與PLC做好通訊。就可以進(jìn)行油溫自動(dòng)加熱時(shí)間設(shè)置了。

圖4是觸摸屏上的時(shí)間設(shè)定畫(huà)面，分別為潤(rùn)滑油溫和離合油溫自動(dòng)加熱的設(shè)定時(shí)間。而圖3中的MD149顯示當(dāng)前設(shè)定日期小時(shí)為：2015年12月11日6時(shí)；MW141顯示當(dāng)前設(shè)定為30分。也就是說(shuō)潤(rùn)滑加熱系統(tǒng)將會(huì)在2015年12 月11日6時(shí)30分自動(dòng)啟動(dòng)加熱。

圖4　觸摸屏?xí)r間設(shè)定

另外，我們還需要設(shè)計(jì)程序控制油溫加熱到規(guī)定的時(shí)間后自動(dòng)停止加熱，以防油溫過(guò)高，由于篇幅所限，本文主要講解S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘的應(yīng)用，具體如何編程加熱控制在這里就不贅述了。

3、S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用后情況

通過(guò)S7-300PLC調(diào)用系統(tǒng)功能SFC1讀取系統(tǒng)時(shí)鐘并進(jìn)行油溫自動(dòng)加熱控制后，現(xiàn)在每天正常生產(chǎn)時(shí)油溫均在正常生產(chǎn)范圍內(nèi)。通過(guò)一年的應(yīng)用驗(yàn)證后，現(xiàn)在再來(lái)看看上述受天氣影響嚴(yán)重的企業(yè)的生產(chǎn)情況：

表2　某企業(yè)單條自動(dòng)化沖壓線2014-2015年一年周期受氣溫影響情況統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出，受天氣影響全年產(chǎn)量?jī)H僅只減少了2886沖次，而相對(duì)于改造前需要多生產(chǎn)18.03天而言，現(xiàn)在的0.79天平均到全年來(lái)看完全可以忽略不計(jì)，生產(chǎn)效率提升明顯。

4、結(jié)論

S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘在汽車(chē)沖壓中應(yīng)用后，原本沖壓故障率高，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，工人加班費(fèi)高，設(shè)備損耗快，生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題得到了有效的解決。這使得企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)的市場(chǎng)環(huán)境中在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)立于有利位置。同時(shí)，自動(dòng)控制的推廣應(yīng)用也充分體現(xiàn)了工業(yè)4.0的核心理念。由此可見(jiàn)，S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘在汽車(chē)沖壓過(guò)程中的應(yīng)用將會(huì)非常有效，有條件的可以推廣應(yīng)用。同時(shí)，掌握好西門(mén)子S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘的相關(guān)知識(shí)，也將會(huì)對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士在以后的工作中靈活進(jìn)行智能控制起到很大的作用。

另外，在汽車(chē)生產(chǎn)中，S7-300PLC系統(tǒng)時(shí)鐘不僅可以用于油溫自動(dòng)加熱，還可以用于雙班生產(chǎn)、多班生產(chǎn)時(shí)的自動(dòng)計(jì)數(shù)；分季節(jié)進(jìn)行的循環(huán)冷卻水智能啟?？刂频瓤刂浦?，這里就不作一一介紹了。

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[3] SIMATIC 用于S7-300 400系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)功能的系統(tǒng)軟件參考手冊(cè).

Analysis of the application of S7-300PLC system clock in automobile manufacturing

Zuo Jinlin, Luo Shijun
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:In the cold winter, hydraulic oil temperature influence on the operation of large press in the automobile manufacturing industry is very large.In this paper, the design and application of the clock in the S7-300PLC system of SIEMENS in the automobile stamping production process are discussed, can provide automatic heating oil for automobile stamping industry solutions.Greatly reduce the impact of natural temperature on the production of stamping.

Keywords:punching process; S7-300 PLC; system clock; automobile making, oil heating

作者簡(jiǎn)介：左金林，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司。

中圖分類(lèi)號(hào)：U462.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)03-173-03