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        HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā)

        2018-08-23 02:00:46劉勝勇
        金屬加工(熱加工) 2018年8期
        關(guān)鍵詞:光電開關(guān)裝料聯(lián)機(jī)

        ■ 劉勝勇

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        1. 概述

        在信息時(shí)代,齒輪等熱處理工藝會(huì)更加充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù),使熱處理生產(chǎn)管理、工藝過程控制、工藝設(shè)計(jì)與質(zhì)量預(yù)測(cè)分析實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化和智能化。綜觀國(guó)內(nèi)外汽車齒輪、薄壁類零件熱處理工藝與裝備技術(shù)的發(fā)展,總體將朝著高品質(zhì)、低能耗、環(huán)保、智能化方向發(fā)展。我公司已列入年度固定資產(chǎn)投資的兩臺(tái)德國(guó)HEESS淬火壓床迫切要求按期高效穩(wěn)定地投入使用。從動(dòng)錐齒輪壓淬只是兩條STKES-60型雙推盤式滲碳?jí)捍?、直淬生產(chǎn)線(下稱雙推盤爐)中的一個(gè)環(huán)節(jié),HEESS淬火壓床與國(guó)產(chǎn)Y9050B淬火壓床有著本質(zhì)區(qū)別。只有進(jìn)行HEESS壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),方可實(shí)現(xiàn)兩條雙推盤爐內(nèi)氣體滲碳和直接壓淬(模壓限形淬火)的全自動(dòng)生產(chǎn)動(dòng)作。

        2. 方案設(shè)計(jì)

        在圖1所示雙推盤爐西線中,4臺(tái)Y9050B壓床均位于壓淬取料機(jī)械手的同側(cè),安裝HEESS淬火壓床時(shí),需去掉1號(hào)、2號(hào)Y9050B淬火壓床,將其裝于兩者中間位置。在雙推盤爐東線中,兩臺(tái)Y9050B淬火壓床位于壓淬取料機(jī)械手左右兩側(cè),安裝HEESS淬火壓床時(shí),僅需去掉左側(cè)Y9050B淬火壓床,將其裝于原位置即可。基于上述這兩種情況,項(xiàng)目組實(shí)地調(diào)研后,一致認(rèn)為:HEESS淬火壓床嵌入雙推盤爐東西線,均要解決如下三項(xiàng)關(guān)鍵問題。

        圖1 西側(cè)STKES-60型雙推盤式滲碳?jí)捍恪⒅贝闵a(chǎn)線的平面布局

        (1)HEESS淬火壓床與雙推盤爐的交互信號(hào)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)雙推盤爐側(cè)全自動(dòng)控制從動(dòng)錐齒輪的壓淬任務(wù)。

        (2)HEESS淬火壓床在MP370側(cè)位置數(shù)據(jù)重設(shè)。因裝料、卸料用懸臂機(jī)械手的各個(gè)停止位置是在操作控制臺(tái)MP370側(cè)預(yù)先設(shè)定并送入S7-400PLC內(nèi)的,故懸臂機(jī)械手無法在HEESS淬火壓床的工作上方停靠。唯有更改MP370側(cè)位置數(shù)據(jù),方可使懸臂機(jī)械手按預(yù)設(shè)指令到達(dá)HEESS淬火壓床的工作臺(tái)處,以備裝料、卸料操作。

        (3)橫梁側(cè)面光電開關(guān)的固定位置需要重設(shè)。懸臂機(jī)械手是否已到達(dá)HEESS淬火壓床處,經(jīng)由橫梁側(cè)面的光電開關(guān)判知并反饋至S7-400PLC內(nèi)邏輯處理,以進(jìn)行下一步動(dòng)作。用戶需要根據(jù)懸臂機(jī)械手到達(dá)的實(shí)際位置,調(diào)整并固定光電開關(guān)。

        3. 主要實(shí)施細(xì)節(jié)

        下面以雙推盤爐西線為例,給出HEESS淬火壓床與其聯(lián)機(jī)開發(fā)的主要實(shí)施細(xì)節(jié)。

        (1)分析Y9050B淬火壓床與雙推盤爐的交互,理清接線并拆解,或改接HEESS淬火壓床。

        (2)設(shè)計(jì)HEESS壓床與雙推盤爐的交互握手,給出圖樣并安裝。

        HEESS淬火壓床向用戶提供了6個(gè)無源觸點(diǎn)信號(hào)。3個(gè)輸入信號(hào)屬于爐子給壓床,即淬火開始信號(hào)、裝料完成信號(hào)和卸料完成信號(hào);3個(gè)輸出信號(hào)屬于淬火壓床給爐子,即請(qǐng)求裝料信號(hào)(機(jī)床準(zhǔn)備好)、請(qǐng)求卸料信號(hào)和工件淬火OK信號(hào)。

        基于這6個(gè)無源觸點(diǎn)信號(hào),結(jié)合雙推盤爐與Y9050B淬火壓床的實(shí)地連接,從“簡(jiǎn)單、實(shí)用、節(jié)能、安全、自動(dòng)”角度出發(fā),HEESS淬火壓床與雙推盤爐的交互握手僅選用5個(gè)無源觸點(diǎn)信號(hào),即淬火開始信號(hào)、裝料完成信號(hào)、卸料完成信號(hào)、請(qǐng)求裝料信號(hào)(機(jī)床準(zhǔn)備好)、請(qǐng)求卸料信號(hào)。

        為使懸臂機(jī)械手按雙推盤爐預(yù)設(shè)指令到達(dá)HEESS淬火壓床的工作臺(tái)處,以滿足裝料、卸料動(dòng)作要求,應(yīng)在MP370側(cè)“料盤手調(diào)整參數(shù)”中,更改對(duì)應(yīng)淬火壓床的位置數(shù)據(jù),并寫入S7-400PLC內(nèi)存中固化處理,以免雙推盤滲碳爐斷電重新起動(dòng)時(shí),S7-400PLC又恢復(fù)為更改前的數(shù)據(jù)。

        其中,2號(hào)Y9050B淬火壓床的位置數(shù)據(jù)如圖2a所示,替換為HEESS壓床后的位置數(shù)據(jù)如圖2b所示,改造前后兩臺(tái)淬火壓床的位置數(shù)據(jù)相差922mm,這意味著橫梁側(cè)面的就位感知開關(guān)僅稍加調(diào)整無法滿足自動(dòng)化要求,必須調(diào)整固定座。

        在雙推盤爐西線MP370側(cè),經(jīng)“料盤手調(diào)整參數(shù)”菜單進(jìn)入位置數(shù)據(jù)畫面,并將“2號(hào)淬火壓床”的數(shù)據(jù)自屏幕上由9612改為8690時(shí),屏顯“min 9400,max 9800”提示信息而禁止修改,即變量參數(shù)受限制報(bào)警。因此,只有借助PC和CP5711通信卡,通過Step7PLC變量表來修改懸臂機(jī)械手停止的位置數(shù)據(jù)。

        Step7 PLC中變量表修改2號(hào)淬火壓床位置數(shù)據(jù),步驟如下:

        第一,在S t e p7程序界面右鍵選擇插入新對(duì)象后,繼續(xù)選擇變量表,即可建立變量表VAT_2#MT。打開VAT_2#MT,在其地址欄內(nèi)輸入2號(hào)淬火壓床地址DB3.DBD68(見圖3)。

        圖2 雙推盤爐西線改造前后位置數(shù)據(jù)的差異示意

        第二,在線監(jiān)控后,顯示9612十六進(jìn)制形式的狀態(tài)值為DW#16#0000258C。

        第三,將擬要更改的2號(hào)淬火壓床位置數(shù)據(jù)8690變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)DW#16#000021F2后,輸入變量表的“修改數(shù)值”欄。

        第四,依次單擊頁面內(nèi)“修改變量”鈕和“修改數(shù)值”鈕,最終在MP370側(cè)屏顯2號(hào)壓床位置數(shù)據(jù)8690。

        手動(dòng)操作懸臂機(jī)械手至2號(hào)壓床位,機(jī)械手準(zhǔn)確到達(dá)HEESS壓床正上方,滿足定位要求。

        (3)橫梁側(cè)面光電開關(guān)位置重設(shè),焊接安裝座并固定。

        雙推盤爐上橫梁側(cè)面的光電開關(guān),用來判知懸臂機(jī)械手(分為托盤手和雙齒輪手)在手動(dòng)或自動(dòng)方式下,是否已按預(yù)設(shè)指令達(dá)到HEESS淬火壓床處,并將狀態(tài)信息反饋至S7-400PLC內(nèi)邏輯處理。

        由圖2可知,橫梁側(cè)面的光電開關(guān)改造前后的位置數(shù)據(jù)相差922mm。其中,39S7為托盤手行走至2號(hào)淬火壓床的就位信號(hào),40S8為雙齒輪手行走至2號(hào)淬火壓床的就位信號(hào)。改造前后的位置數(shù)據(jù)相差巨大,無法經(jīng)由微調(diào)實(shí)現(xiàn)位置重設(shè)。因此,橫梁側(cè)面光電開關(guān)39S7和40S8及其安裝座需要移位再固定。

        先拆掉39S7、40S8后,將兩者的固定座自橫梁側(cè)面焊割下來;再手動(dòng)操作托盤手行至2號(hào)淬火壓床位,使托盤手位于HEESS壓床正上方,此時(shí)焊接39S7的固定座并安裝39S7,做到39S7恰好點(diǎn)亮;三是移開托盤手,手動(dòng)操作雙齒輪手行至2號(hào)淬火壓床位,使雙齒輪手位于HEESS淬火壓床正上方,此時(shí)焊接40S8的固定座并安裝40S8,做到40S8恰好點(diǎn)亮;四是移開雙齒輪手,在自動(dòng)方式下,測(cè)試托盤手和雙齒輪手的動(dòng)作是否滿足定位要求。

        (4)HEESS淬火壓床與雙推盤爐聯(lián)機(jī)調(diào)試。

        完成HEESS淬火壓床與雙推盤爐的電氣線路連接,以及機(jī)械手停止位置數(shù)據(jù)的更改等操作后,進(jìn)入自動(dòng)化運(yùn)行調(diào)試階段。

        動(dòng)作順序依次為“爐子給壓床淬火開始信號(hào)E4.5=1→壓床給爐子請(qǐng)求裝料信號(hào)A6.3=1→爐子給壓床裝料完成信號(hào)E4.6=1→壓床給爐子請(qǐng)求卸料信號(hào)A6.4=1→爐子給壓床卸料完成信號(hào)E4.7=1”,繼續(xù)下一個(gè)工作循環(huán)。

        圖3 變量表內(nèi)地址欄輸入變量并監(jiān)控運(yùn)行

        4. 開發(fā)難度

        HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),主要遇到下述幾方面的難點(diǎn)。

        (1)CP5711通信卡無任何借鑒案例??紤]筆記本式計(jì)算機(jī)故障因素,S7-300PLC和S7-400PLC的在線監(jiān)控需用USB型CP5711通信卡,稍有不慎,既要面臨CP5711無法使用的風(fēng)險(xiǎn),又要面對(duì)雙推盤爐S7-400PLC程序修改的急迫局面。

        (2)兩臺(tái)雙推盤爐的S7-400PLC程序沒有任何注釋,以前沒有下載過。一旦下載錯(cuò)誤,雙推盤爐可能陷入癱瘓,給企業(yè)造成不可估量的損失。

        (3)HEESS淬火壓床的聯(lián)機(jī)開發(fā)屬于第一次,由于德方僅提供6個(gè)無源觸點(diǎn)交互信號(hào),因此只能是自行設(shè)計(jì)電氣線路,既有實(shí)地接線后可能不可行的風(fēng)險(xiǎn),又有延誤投產(chǎn)工期而制約公司生產(chǎn)任務(wù)按期完成的危險(xiǎn)。

        (4)項(xiàng)目綜合性強(qiáng)。此項(xiàng)目不僅涉及電路設(shè)計(jì)、程序備份、軟件操作、梯形圖開發(fā)、交互握手等內(nèi)容,還要設(shè)計(jì)者實(shí)地動(dòng)手安裝。設(shè)計(jì)者既要熟知雙推盤爐的動(dòng)作,又要熟悉S7-400PLC的操作,還要掌握HEESS壓床的原理和電氣控制。

        5. 生產(chǎn)應(yīng)用效果

        (1)HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),不僅成功去除了3臺(tái)國(guó)產(chǎn)Y9050B壓床,還增設(shè)了兩臺(tái)HEESS淬火壓床;不僅進(jìn)行了聯(lián)機(jī)開發(fā),還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)劃的高效運(yùn)行。

        (2)HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),不僅驗(yàn)證了在用的液壓油冷卻更改為循環(huán)水冷卻的可行性,還提升了現(xiàn)場(chǎng)清潔度,使環(huán)保性生產(chǎn)上了新臺(tái)階;不僅使固定資產(chǎn)投資的進(jìn)口設(shè)備提前就位,還保證了公司熱處理壓淬任務(wù)的完成。

        (3)HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),不僅將兩條雙推盤爐配置的6臺(tái)淬火壓床成功減為5臺(tái),還省卻了起冷卻作用的2500L L-AN32全損耗系統(tǒng)用油;不僅使得現(xiàn)場(chǎng)布置更加簡(jiǎn)潔、場(chǎng)地空間更加寬闊,還改用清潔能源——冷卻水,企業(yè)生產(chǎn)更具良好的環(huán)保綠色性。

        (4)HEESS淬火壓床與雙推盤爐的聯(lián)機(jī)開發(fā),汽車行業(yè)的熱處理車間可參照?qǐng)?zhí)行,相關(guān)設(shè)備的升級(jí)改造及融入現(xiàn)代化柔性制造線的思路也值的學(xué)習(xí)。同時(shí),航空、鐵路、船舶等行業(yè)的相關(guān)設(shè)備也可參考借鑒。

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