基于PLC的汽车冲压生产线自动化控制技术及其应用研究

摘要

在中国，随着家用汽车的普及，汽车市场需求量呈爆炸性膨胀，各大汽车制造商迫切需要提高产能，抢占市场。通常，提高生产效率及生产速度是增加产能最好的途径。在汽车冲压生产线自动化改造的初期，很多生产线使用机器人或者机械手代替人工传输冲压件，实现了基本生产线自动化。但是，机器人或机械手与冲压压力机是分别由各自独立的控制系统控制，同步控制的缺乏造成了很多机器间碰撞和机器与操作人员碰撞的安全事故。同时，同步性问题也造成了大量生产线停产，使得自动化生产线的生产效率大大降低。
　　随着计算机网络技术、信息技术的广泛应用，同步化控制在提升生产效率方面的作用越来越明显。
　　本文研究基于PLC如何合理地优化汽车冲压生产线的自动化改造。从生产线多台压力机之间的连续模式同步控制，压力机与传输机械手之间的连续模式同步控制，以及传输机械手之间的安全互锁等三个方面着手实施改造，将原本只能进行断续模式生产的低速压力机生产线改造为可以进行连续模式生产的高速冲压线。硬件上，增加了压力机之间主电机同步控制装置，用于调节改善各压力机在连线运转时的同步性。利用原有传输机械手的运动控制器提取机械手的位置反馈信号，与通过角度、行程编码器、位置传感器等检测出的压力机位置信号作对比分析。在软件方面，通过编程工具对压力机的同步控制程序进行了改编设计，增加了压力机之间相位差同步控制程序，以及机械手与压力机之间的同步控制程序和机械手之间安全距离互锁程序。通过对控制和反馈程序进行的改造和优化，在有效保障人机安全前提下，提升了现有生产线的生产速度，优化了生产效率。
　　应用PLC控制技术对全线进行同步化控制，同时也大大改善了生产安全性。
　　最后，对优化改造系统进行了测试。测试及实际应用结果表明，本次改造的系统运行可靠，降低了故障率，提高了生产速度和效率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景

1．2 课题的目的及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外相关技术发展现状及分析

1．3．2 国内相关技术发展现状及分析

1．4 课题来源及主要研究内容

1．5 本文结构

第二章 总体方案设计

2．1 系统功能分析

2．1．1 压机滑块凸轮角度压机滑块位置信息采集

2．1．2 送料机械手的位置信息采集

2．1．3 压机与机械手连动运转

2．1．4 安全互锁

2．2 系统总体结构

2．3 冲压生产线控制网络硬件配置

2．4 使用软件配置

2．5 本章小结

第三章 硬件方案设计和实现

3．1 压力机之间的同步控制

3．2 压力机与搬运机械手的同步控制

3．3 搬运机械手运行轨迹的位置定义

3．4 本章小结

第四章 软件设计

4．1 压力机之间同步控制程序

4．1．1 需求分析

4．1．2 控制程序设计

4．2 压力机与搬运机械手同步控制程序

4．2．1 需求分析

4．2．2 机械手与压力机配合动作流程设计

4．2．3 机械手与压力及相位差计算

4．2．4 控制程序设计

4．3 搬运机械手之间的安全互锁控制程序

4．3．1 控制程序设计

4．4 本章小结

第五章 系统测试

5．1 测试技术

5．2 测试过程

5．2．1 冲压生产线全线启动过程中各压力机启动过程测试

5．2．2 压力机与搬运机械手协同连续运转测试

5．2．3 搬运机械手之间安全互锁控制检测

5．3 测试结论

5．4 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献