江瀾

摘要：本文以冰箱箱體生產(chǎn)線為研究主體，針對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程的控制對(duì)象和要求，設(shè)計(jì)一套基于PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的冰箱箱體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，同時(shí)利用互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)，識(shí)別掃描箱體信息，實(shí)現(xiàn)工廠信息化管理。

關(guān)鍵詞：冰箱箱體;生產(chǎn)線;PLC;監(jiān)視識(shí)別

0 引言

我國(guó)早期冰箱箱體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的純繼電器類、或是氣動(dòng)+液壓的控制方式，這些控制方式繁瑣、維修困難、可移植性差。近年來(lái)，分布式控制系統(tǒng)以將管理和控制分離開(kāi)來(lái)的技術(shù)特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，將工業(yè)控制系統(tǒng)徹底的分散化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。傳統(tǒng)的人工掃描單個(gè)箱體信息，效率低、錯(cuò)誤率高，難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)——裝配——物流——銷(xiāo)售過(guò)程中信息交融。設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、控制精度高、自動(dòng)化程度高、信息化管理的冰箱箱體生產(chǎn)線系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

目前為了進(jìn)一步提升冰箱箱體生產(chǎn)線水平，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合自身產(chǎn)品的需要，采用國(guó)際上較流行的直線式冰箱箱體發(fā)泡線。這種發(fā)泡線就是把發(fā)泡工位固定成一排，有輸送小車(chē)和注射小車(chē)在與工位平行的直線上相互配合來(lái)回移動(dòng)，完成送箱、出箱和注射充注的工作。這樣的工作方式比之前的兩種方式要更為靈活，同時(shí)能量消耗較少，當(dāng)某一個(gè)工位出現(xiàn)故障時(shí)不需要整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)來(lái)進(jìn)行維修，從而提高了工作的效率。

在箱體到位后發(fā)出注射請(qǐng)求，此時(shí)在發(fā)泡線兩側(cè)的注射小車(chē)帶動(dòng)槍頭移動(dòng)并準(zhǔn)確的停在箱體注射孔口位置，注射小車(chē)的準(zhǔn)確定位決定了發(fā)泡線的質(zhì)量和效率。注射小車(chē)完成當(dāng)前注射后，判斷會(huì)是否還有工位有注射的請(qǐng)求，否則返回原位置等待。利用伺服電機(jī)、伺服控制器和變頻器來(lái)控制輸送小車(chē)的精確定位，完成箱體的輸送工作。

2 冰箱箱體生產(chǎn)線系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)冰箱箱體生產(chǎn)線的組成和工藝流程的分析，確定了上位機(jī)（觸摸屏）+可編程邏輯控制器（PLC）+PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的整體結(jié)構(gòu)。觸摸屏、PLC和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備之間通過(guò)總線的形式進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。如圖1所示。

3 輸送、注射小車(chē)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

注射小車(chē)搭載注射槍頭，主要沿直線左行右行，槍頭分快、慢三種速度，選用PowerFlex70系列的變頻器，率為50/60Hz，其電源容量5.5KW，能夠提供24V電源，且為3線控制，有啟動(dòng)，停止和選擇正向/反向模式。槍頭左行、右行、快速、慢速分別接入變頻器的5、6、7、8端子。除了注射小車(chē)，每個(gè)工位的模具的升降速度也是可調(diào)整的。在每個(gè)模架上都安裝有三個(gè)接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)模具從底部開(kāi)始上升到第一個(gè)開(kāi)關(guān)位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給PLC，PLC通過(guò)RS-485與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)上升到第二個(gè)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，變頻器按給定值輸出，控制速度。

3.2 伺服定位控制系統(tǒng)

伺服定位控制系統(tǒng)有兩套，分別是輸送小車(chē)伺服系統(tǒng)和兩套注射槍頭小車(chē)伺服系統(tǒng)。輸送小車(chē)的伺服系統(tǒng)主要的工作是從拼裝生產(chǎn)線上接到箱體后，接受到有需要進(jìn)箱的工位的信號(hào)后，能夠準(zhǔn)確的移動(dòng)到該工位前通過(guò)傳送帶送箱，當(dāng)此時(shí)也有工位需要出箱，小車(chē)也能立即行使到工位前接箱。

輸送小車(chē)伺服系統(tǒng)的伺服電機(jī)選用SEW傳動(dòng)設(shè)備有限公司的型號(hào)為CM90L的交流同步伺服電機(jī)，最大的轉(zhuǎn)矩30.1N·m，連續(xù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩21N·m，輸出功率4kw，輸入電壓AC380V，配置13位的旋轉(zhuǎn)編碼器。兩套注射槍頭小車(chē)的伺服系統(tǒng)同樣選用SEW-傳動(dòng)設(shè)備有限公司的型號(hào)為的DS56M交流同步伺服電機(jī)，最大轉(zhuǎn)矩3.8N·m，連續(xù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩1N·m，額定功率1.5kw，輸入電壓AC380V，配置17位的旋轉(zhuǎn)編碼器。伺服變頻驅(qū)動(dòng)器是采用的MDX61B 0015-5A3-400系列的，輸出功率為1.5kw，控制回路的輸入電壓是直流24V，控制方式是PWM方式。

4 箱體信息識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)的新一代冰箱箱體監(jiān)視識(shí)別系統(tǒng)。其系統(tǒng)功能是在被監(jiān)管的所有冰箱箱體上安裝電子標(biāo)簽（FLAG）。

在烘箱的前后、拼裝生產(chǎn)線處、1#～9#工位前、裝配生產(chǎn)線處安置監(jiān)控識(shí)別設(shè)備（MRI），對(duì)預(yù)先拼裝完成的箱體各個(gè)型號(hào)的數(shù)量、進(jìn)入生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)接受發(fā)泡的箱體的各型號(hào)和數(shù)量、各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和報(bào)表等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。采集到這些信息后都存儲(chǔ)起來(lái)，和其他一些系統(tǒng)需要儲(chǔ)存另外的信息的計(jì)算機(jī)一起組建光纖網(wǎng)絡(luò)，將采集到信息數(shù)據(jù)傳送到總的服務(wù)器（中央計(jì)算機(jī)），中央計(jì)算機(jī)通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，所有部分的數(shù)據(jù)都會(huì)在服務(wù)器上備份，隨時(shí)可以下載來(lái)調(diào)查分析，同時(shí)預(yù)留與企業(yè)ERP系統(tǒng)連接的接口。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以冰箱箱體生產(chǎn)線為對(duì)象，通過(guò)其工藝流程和控制對(duì)象要求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，尤其是變頻調(diào)速系統(tǒng)和伺服定位系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)于模架升降、注射小車(chē)和輸送小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制。同時(shí)為了方便箱體的信息追蹤，提出基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在箱體上貼上電子標(biāo)簽，建立產(chǎn)品跟蹤的信息系統(tǒng)的一套全自動(dòng)的冰箱箱體生產(chǎn)線。

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