1引言为了提高生产效率，减少人为因素对产品质量的影响，我公

ISBB产品全自动流水线电气控制方案及其实现兰泰昌1.引言为了提高生产效率，减少人为因素对产品质量的影响，我公司引进了一条全自动产品加工线，实现ISBB产品的自动全分装，主要完成该产品系列缸盖的清洗、油封压装、进排气阀安装、气阀弹簧及弹簧座安装、锁片压装、气门拍打、泄漏实验以及一条返修通道。2.主要设备的技术要求1、线体：由电机减速器驱动单元、挡料装置、工位传感器、滚轮、支腿、辊道防护罩等组成，电机减速器选用SEW产品。输送采用伞齿轮非同步输送方式，要求输送平稳、可靠，无发卡、无冲击、低噪音。线体采取环形结构，铝合金型材制做，刚性好、重量轻、造型美观。支腿采用方钢，要求设有调整支脚用来调整线体高度。额定承载负荷:≥400Kg/m。传动部件采用全封闭型式，滚道防护盖板采用不锈钢材料制做，要求美观、耐用、便于拆卸。非同步输送线运行速度10m/min。2、托盘：可定位承载2种缸盖（4、6缸），并实现底面定位，定位准确、可靠、安全，定位面高度精度要求：±0.03mm。结构形式与输送线及相关设备相协调，设计合理，结构紧凑。底板采用铸铝制做，具备足够的强度和刚度；其上设置定位销孔，以满足相关设备2次定位要求，销孔间精度要求：±0.03mm。托盘上与零件直接接触的部位耐磨，并能防止零件表面受损。托盘前后及侧面安装减震装置，接触面和导向面具有良好的耐磨性。托盘上的各种机构、装置相对底板可方便拆卸、安装。托盘的接触面平整光滑，其全长平面度优于0.1mm，粗糙度Ra优于1.6。托盘上合理设置ID码块的安装位置。托盘设置铭牌及编号，铭牌用铆钉固定在适当位置。3、回转装置：托盘旋转总成用以改变工件的输送方向，工作过程中与相邻工位动作协调、互锁，不发生干涉。工作过程中站立稳定，确保工件不会发生倾斜、掉落、侧翻等异常情况。额定承载负荷(含托盘)≥400Kg/m。4、气门油封压装机：用于将气门导管油封自动压装到气门导管上，自动工位。设备为自动机床，设3种工作模式：自动、半自动、手动。整机全封闭，设置安全防护网，防护网设置机械安全门。采用震动料仓、料斗自动供料方式，不锈钢制作料仓、料斗，1次装料保证2小时料。三维运动机械手采用伺服电机驱动，定位精确，定位位置可调。压装时不损伤工件。托盘举升定位机构定位精确、可靠。具有设备故障声光报警功能。一次压装合格率：99%（按缸盖总成数量）。5、气门安装及检测：该工位主要设备是一台半自动翻转机，用于将缸盖翻转180度，气门检测通过手工检具完成。6、气门弹簧及弹簧座安装：该工位是一个手工工位，主要用于完成气门弹簧及弹簧座的安装。7、气门锁片安装：用于将气门锁片和锁片座压装到缸盖气门上，自动工位。设备压装高度可调,压装时不损伤工件。设置防锁片飞溅防护装置，考虑是否采用工艺盖板。设置举升定位装置，定位精确、可靠。采用震动料仓、料斗自动供料方式，不锈钢制作料仓、料斗，1次装料保证4小时供料。自动切换4、6缸工作模式。一次压装合格率:95%(按缸盖总成数量)。8、气门锁片检测及拍打：用于对所有装配好的进、排气门同时进行敲击，自动工位，锁片检测的方式可以选择激光或气密检测。设备为自动机床，设有3种工作模式：自动、半自ISBB产品全自动流水线电气控制方案及其实现兰泰昌动、手动。整机全封闭，设置安全防护网，防护网设置光电安全门。敲击频率可调，调节范围为60～200次/分。敲击时间可任意设定，并可根据不同的机型选择不同的工作程序。敲击机周围设置安全保护装置，避免工作时锁片等异物飞出。设置举升定位装置，定位精确、可靠。设备具有故障声光报警、自动停机功能。敲击头便于更换。9、泄漏测试和翻转：用于完成缸盖各缸气门气密性检测，自动工位。设备为自动机床，设有3种工作模式：自动、半自动、手动。整机全封闭，设置安全防护网，防护网设置电子安全门。采用质量流量试漏仪测试，选用爱迪克产品,流量分辨率：0.1ML/min,压力分辨率：0.1KPa，设备配置一套泄漏标定仪。测试结果信号直接表示出泄漏量的大小，测试结果数据写入ID码块。各封堵可靠、耐用，便于维修、更换。测量部分带有显示器，可实时显示测试数据，方便观察。设备具有参数设定菜单，包括缸盖种类设定、泄漏量范围设定、充气气压、平衡时间设定等。设备具备储存8组以上设定数据，并能在测量时根据缸盖类型自动切换设定值。设备具有不合格声光报警功能，并显示哪一缸不合格。设备具有自诊断功能，排除夹具封堵故障对测试的影响。10、托盘清洗机：用于对托盘不定期常温清洗。清洗系统采用全不锈钢制作、全封闭设计,要求关键部位定向清洗、一般部位喷淋清洗,清洗完成后进行吹干处理。设备底部整体安装不锈钢托盘，保证现场清洁。11、缸盖上/下料机械手、二维码信息输入设备：该设备包含有两个操作位置。位置1：上下料，用气动助力机械手夹紧缸盖后,边上升边翻转90º,完成工件上、下料。位置2：二维码自动扫描，用于将缸盖代码通过二维码信息读取器输入托盘ID码块中，自动工位。3.线体整体电气控制要求要求生产计划人员在MES系统里面制定生产计划后，整线控制台HMI读取MES系统里面产品的各种信息，现场的PLC站和HMI信息交换，取得产品的机型和零件信息，控制机床进行相应的加工程序，并把加工的结果反馈给HMI及下道工序的PLC，整线上线工位扫描之后，把机型等信息写进工件托盘的MOBY里面，全部工位在第一个动作就是读取MOBY信息（每个站点都有一个MOBY读写装置），获得机型及加工信息，指导本站PLC的动作，完成本工位的所有动作之后，根据加工结果将加工信息写到MOBY上，最终实现除上料工位、返修工位外，其余工位均要求全自动，假如某个工位有不合格或者报废或者人为切除，工件不进行下面任何一道工序，直接进入返修区，进行人工返修，保证产品的质量。4.电气设计过程4.1系统的网络拓扑结构整个系统被分为两级网络：工业以太网和现场PROFIBUS，现场所有的传感器，按钮，指示灯和ET200分步式I/O站、阀岛站、MOBY读写装置等通过profibus网络或硬件与PLC连接。SCADA与PLC通过以太网连接。SCADA由管理和监控计算机实现。现场区域PLC通过工业以太网和它们相连，完成生产指令的发送和数据收集的功能。ISBB产品全自动流水线电气控制方案及其实现兰泰昌ETHERNET以太网PROFIBUS现场网络网试漏仪ETHERNET以太网区域控制PLC管理手动,返修和滚道自动工位PLCPROFIBUS现场网络网传感器执行器拧紧机,涂胶机机器人，数控单生产管理与监控计算机托盘存储读写单测量仪自动工位PLC自动工位PLCSCANCLE上线工位二维码扫描枪按钮操作面板4.1网络拓扑结构4.2程序设计4.2.1个控制区域PLC(管理滚道系统,手动工位、空工位、返修工位，不带伺服控制的半自动工位)电气控制柜,包括:-电源,急停回路，安全门控制,辅助回路,功率部分工位控制由可编程控制器SIEMENSS7300实现,以及:S7317-2DP2MMMC存储卡-输入/输出模块-PROFIBUS连接.-ETHERNET连接按钮操作面板,包括:-HP彩色液晶显示器17寸-研华工控主机-状态柱灯.ISBB产品全自动流水线电气控制方案及其实现兰泰昌整个控制环分成1区域。区域PLC将控制区域,内半自动工位(不带数控轴)手动工位，备用工位，返修工位,转台,滚道及其他附件等.区域控制柜含有PLC的电气柜。区域操作面板能给区域内所有手动工位，内半自动工位(不带数控轴)手动工位，备用工位，返修工位,转台等在无急停的状态下上电，并能启动整线滚道和循环运行。区域面板上显示所有工位相关报警信息，管理MOBY信息，并与上位管理计算机系统(ATPU)通讯进行相关信息的交换。负责处理生产指令的发送和数据的采集。由位管理计算机系统送来的信息通过PROFIBUS网络写入上线的托盘中存储卡进行初始化，并在下线工位最终收集所有的信息，包括所有将要安装的零件信息，线上所有工位的操作信息（包括返修信息），产品信息（设计类型，规格等），和质量信息（整条线装配的结果和质量数据）。由现场威图操作台上电脑显示现场各工位状态和开关点状态，使用WINCC组态软件来实现现场所有设备状态的监控和故障报警显示，WINCC6.0主画面上集成STEP7V5.3编程软件快捷键，双击能够进入编程界面修改PLC程序。4.2.2返修工位工位控制由区域PLC完成,以及:-输入/输出模块-PROFIBUS连接按钮操作面板,包括:-彩色显示器OP27010寸随行数据存储器读写头接口为SIEMENS,型号ASM473.随行数据存储器读写头为SIEMENSMOBY-I,型号SLG42.远程控制I/O.不合格的发动机将进入预定修理区域。当托盘进入翻修滚道前，系统将读托盘存储卡上状态信息。然后将不合格的工位号和原因将显示在HMI面板上。操作人员将修理该发动机，然后将其再次放入装配线。操作人员将在HMI上更新托盘存储卡上信息，并且按下按钮来释放托盘返回装配线。不合格的发动机被输送到预定的修理区域，系统在操作屏幕上显示出不同的状态：状态1：工件和零件整体可以修复，状态2：零件报废，更换零件重新进入循环状态3：工件报废，操作工在返修区或指定区域下线。工件经过返修后重新进入循环（如测试，拧紧），如果再次被判定不合格，工件会重新进入返修区进行返修，三次不合格后工件被报废。4.2.3手动/半自动工位工位控制由区域PLC完成.7段数码管按钮操作面板或按钮操作面板（根据实际情况），显示发动机类型，手动操作状态和步骤，以及本工位报警信息等。随行数据存储器读写头接口为SIEMENS,型号ASM473（按实际需要）。随行数据存储器读写头为SIEMENSMOBY-I,型号SLG42（按实际需要）。远程控制I/O。在手动模式下，主要的操作将有操作人员完成，尽管操作员可以使用一些辅助的工具。ISBB产品全自动流水线电气控制方案及其实现兰泰昌主要的操作包括：托盘进入工位后停止。系统将读托盘存储卡上状态信息。当产品不可操作或空托盘时，此时操作人员不需要进行任何操作，当下一工位空时，托盘将被被释放。如果该零件合格，操作人员可以完成该操作。之后，操作人员要按下托盘释放按钮。系统确认相关的防错信息，若已经完成所有的操作，系统将在托盘上写上合格状态，该托盘将被释放到下一个工位。当操作人员一定要放弃托盘时，他可以按下放弃按钮，然后托盘将被转移到最近的修理台。急停回路的按钮将被连接在一起，当任何一个急停按钮按下时，整个区域被停止。在将急停开关复位以后，操作人员必须到控制柜按下复位按钮来复位急停状态，然后才能重新启动装配线。4.2.4自动工位,无伺服轴控制电气控制柜,包括:-电源,安全控制,辅助回路,功率部分.工位控制由可编程控制器SIEMENSS7300实现,以及:-输入/输出模块-PROFIBUS连接按钮操作面板,包括:-彩色显示器OP2706寸-状态柱灯.随行数据存储器读写头接口为SIEMENS,型号ASM473.随行数据存储器读写头为SIEMENSMOBY-I,型号SLG42.远程控制I/O.典型自动工位安装在机器底板装置上，包含所有的机械部件和电气柜，气动面板，夹紧工位，抬起装置，工具和工具的支撑物。所有电缆将在走线槽内走线。自动工位与其它工位的连接通过设备的通讯电缆和电源供给电缆，以及急停互锁电缆来实现。逻辑互锁握手将通过通讯网络系统完成。在自动工位可以自动运行之前，操作人员需要关闭安全门并复位故障，然后选择自动模式使工位运行。当托盘进入工位时，系统将读托盘存储卡上状态信息。这些信息可能是合格与否的状态，发动机类型以及一些运行该工位所需的信息。根据这些信息，抬起装置抬起并且发动机定位。滑轨前进到工作区域，系统将自动完成操作。系统将会检查所有数据是否在允许的误差范围内。如果是的话，操作完成，系统在标签上写入合格状态。如果不是的话，即数据超出允许范围，标签上将写入不合格状态。所有的工具将退回到原始位置，等待下一工位空置后，然后释放托盘。在工件循环过程中，工件出现安装不合格后自动放行后进入预定的返