PLC在汽车制造业的应用.docx
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PLC在汽车制造业的应用
结业论文
题 目:
PLC在汽车制造业的应用
专业:
电气工程及其自动化
姓名:
姚志峰
指导西席:
时间:
2013年月日
PLC在汽车制造业的应用
纵观中国的经济,制造行业和软件行业占市场的70%,而制造行业最突出的就是汽车行业,相较2008年,外洋品牌在中国乘用车市场的占有率突破60%。
相比而言外洋汽车普遍制造工艺以及性能要比国产车好。
汽车的制造环节是在整个历程中是最重要的,汽车的性能崎岖、制造工艺、
外观、宁静性能都是取决于工场制造设备的功效以及设备的精度,而在这些设备
仪器中最具有发言权的就是自动化设备了。
汽车生产线分为冲压、焊装、总装和涂装(喷漆)四大工序。
汽车总装线、
就是总装由车身储存工段、底盘装配工段、车门分装输送工段、最终装配工段、
动力总身分装、合装工段、前梁分装工段、后桥分装工段、仪表板总装工段、
发动机总装工段等组成。
现在许多厂家开始用性能更好更稳定的西门子PLC了,西门子的PLC在汽车制造领域有着光辉的成绩,西门子PLC应用于汽车、REID系统(电子标签)用于生
产历程中的流程控制与生产信息的控制,实现物流与信息流的同步。
PLC可以达
到这些功效,这些功效必须依靠工程师的步伐编写才气到达这种效果,熟悉的运
用PLC中的指令以及通过种种的富厚的经验来解决种种的技能性问题。
而往往编
写步伐是整个历程中最困难的,一套庞大的步伐需要一个工程师熟悉灵活的运用
编程指令,以及客户所想到的任何问题都要考虑在内,最重要的就是这台设备的
宁静性稳定性。
要害词
汽车制造行业;产业自动化;西门子PLC
附:
结业设计任务书
浙江工业大学
结业设计(论文)任务书
专业电气工程及自动化班级12电气学生姓名姚志峰
一.设计(论文)题目:
PLC在汽车制造业的应用
二.原始资料:
种种参考文献;
软件设计及硬件配置方案及可行性陈诉
三.设计(论文)要求:
凭据西门子PLC的具体使用要领,对课题进行系统阐发、设计、制作和调试,完成划定的设计内容和任务。
四.结业设计(论文)内容:
1设计(论文)说明书(凭据大纲领求)切合学院公布的说明书写作范例
2设计(论文)图纸文献综述(6000字以上)、英文翻译(一篇,1.5-2万字符)、开题陈诉(1000字以上)、完整的说明书(30页以上)
3具体任务从PLC的使用要领及提高其运行效率角度出发,介绍PLC的调治方法,提出P技能的高性价比及实际应用代价。
并通过例举PLC技能在汽车制造业中的应用,从可行性阐发,方案实施,运行效果等几方面进一步进行了证明。
五.结业设计(论文)事情期限:
任务书发给日期2013年11月8日
设计(论文)事情自2013年11月8日至2013年12月27日
设计(论文)指导西席
学科(偏向)卖力人
主管院长
近年来,中国的汽车产业生长飞速,汽车制造业已经成为我国百姓经济的支柱财产,与房地财产并驾齐驱拉动我国经济的快速增长。
2008年金融危机的发作对国际汽车产业的生长有所限制,但我国汽车产业的生长仍然如火如荼,各大汽车企业陆续推出了新款的车型来刺激汽车消费市场。
单就近几年市场上的销售量和国度所出台的一系列政策就可见一斑。
2009年以来,为应对国际金融危机的影响,落实党中央、国务院保增长、扩内需、调结构的总体要求,稳定汽车消费,加速结构调解,增强自主创新能力,推动财产升级,促进我国汽车财产连续、康健、稳定生长,国度出台《汽车财产调解和振兴计划》,提出包罗减征乘用车购买税、开展“汽车下乡”、加速老旧汽车报废更新、清理取消限购汽车的不公道划定、促进和范例汽车消费信贷、范例和促进二手车市场生长等一系列步伐。
2009年3月13日,财务部会同国度生长革新委、产业和信息化部、公安部、商务部、工商总局和质检总局,凭据《国务院关于印发汽车财产调解和振兴计划的通知》(国发[2009]5号)、国务院办公厅《关于搞活流通扩大消费的意见》(国办发[2008]134号)及国务院第51次常务集会关于摩托车归入汽车下乡补贴渠道的决定,公布了《汽车摩托车下乡实施方案》(财建[2009]104号)。
该方案的实施,既是实现惠农强农目标的需要,也是拉动汽车消费、动员汽车生产的一项重要步伐。
另一方面,在技能如何高效率的生产出种种新款车型是摆在各汽车生产厂家面前的头等问题。
总所周知,汽车的整车生产能力取决于车身的制造,汽车的更新换代在很大水平上取决于车身技能的生长。
在白车身的生产制造准备历程中,在工艺和装备的设计和制造直至投产的整个周期中,工艺和装备的设计和制造占有三分之二的时间,成为汽车外形改型换代的主要制约因素之一。
汽车车身工程是目前世界汽车产业中研究最活泼、生长最迅速的一个领域。
车身的焊接工艺也是各汽车企业相互竞争的一个平台,车身焊接被海内汽车制造企业视为车辆制造的四大工艺之一。
白车身是轿车的重要组成部门,是车型变革中的主体部门。
它是一个庞大的体系,作为汽车其他零部件的载体,它是以“钢结构”为主的支撑部件。
白车身焊接质量的优劣对整车质量起着决定性作用,自车身的焊接工艺直接决定着汽车的宁静性,直接干系到宽大汽车消费者的人身宁静,精确、及格的白车身焊接可以最大限度的减小消费者在汽车碰撞中对自身所造成的伤害。
目前,海内各大汽车生产企业的白车身焊接生产线都使用PLC进行控制,以期到达更高的生产效率。
本课题的主要目的就是研究汽车制造历程中,白车身焊装生产线中运用PLC进行控制的部门以及其在现实生产中的应用,使其可以包管整条生产线可以越发稳定、高效、宁静的进行生产。
PLC是一种专门为在产业情况下应用而设计的数字逻辑操纵的电子装置,具有可靠性高,抗滋扰能力强,功效完善,实用性强,体积小等特点。
本课题主要介绍运用PLC为控制器系统的设计,所以产物的开发都要讲求实用。
本课题开发的产物对许多场所都能实用,并且能够简朴化。
岂论对付产物照旧使用者来说都是最好的。
此系统的设计即满足了汽车制造流水线上的根本操纵要求,还可以满足对付车子的工艺要求。
研究本课题意味着产物本钱的下降,效益的提高,因此是一个比力实用且经济的产物。
本系统的设计既需要综合电气专业所学过的多门学科知识,还探讨新技能的应用,同时对付实用电气设计进行一次良好的实验。
3.1关于Winccflexible:
1.WinCCflexible,德国西门子(SIEMENS)公司产业全集成自动化(TIA)的子产物,是一款面向呆板的自动化观点的HMI软件。
WinCCflexible用于组态用户界面以操纵和监督呆板与设备,提供了劈面向解决方案观点的组态任务的支持。
WinCCflexible与WinCC十分类似,都是组态软件,而前者基于触摸屏,后者基于工控机。
通用的应用步伐,适合所有产业领域的解决方案;多语言支持,全球通用;可以集成到所有自动化解决方案内;内置所有操纵和治理功效,可简朴、有效地进行组态;可基于Web连续延展,接纳开放性尺度,集成轻便;集成的Historian系统作为IT和商务集成的平台;可用选件和附加件进行扩展;“全集成自动化”的组成部门,适用于所有产业和技能领域的解决方案。
3.2关于PLC:
3.2.1可靠性高,抗滋扰能力强
3.2.2配套齐全,功效完善,适用性强
3.2.3易学易用,深受工程技能人员接待
3.2.4系统的设计、制作事情量小,维护方便,容易改革
3.2.5体积小,重量轻,能耗低
3.2.7模拟量控制;运动控制;历程控制
通过结业设计,进一步融会所学的专业知识,增强了对本专业应用技能和领域的了解,可以培养结业生阐发问题、解决问题的能力,进而提高设计创新、综合应用能力。
同时,因为结业设计是在结业生在顶岗实习历程中完成的,故结业设计融合了结业生在产业现场、具体的事情岗亭所学到的知识和自己学校所学到知识,充实发挥了“理论源于实践,实践是验证理论的重要途径”的积极性,为结业后从事专业技能事情打下一个扎实的底子。
描述
整个控制系统的设计初期首先要明确此系统所要完成的功效,在此目标的前提下才气很好的对系统进行设计开发。
如图4-1所示系统的任务是完成汽车白车身的焊接生产的流水线作业,此条生产线是属于汽车焊接生产线的其中一部门,由于汽车生产线都是流水线作业,相互之间需要很好的配合才气包管整体生产的不中断性,所以本控制系统对整个白车身的焊接生产线有着一定的影响,其重要性不问可知。
系统的主要作用就是传输白车至每个工位中等候加工。
随着自动化控制技能的生长,在汽车生产线中已经遍及的应用PLC技能来实现自动化控制功效来到达生产工艺所要求的准确性和宁静性,这也是目前的控制技能中的最佳选择。
系统中使用西门子PLC以及INTERBUS总线创建一个控制网络。
网络中还包罗其他设备如宁静光栅、通信模块、宁静门等设备。
图4-1系统生产流程
系统对滚床的控制本质上就是对电机的控制,滚床的前后运动是由电机动员皮带来控制的,电机的正转滚床向前运动,电机的反转滚床向后运动。
最终由PLC对滚床进行直接控制。
在滚床的两侧分别设置传感器来对现场情况进行检测,每个工位设置了传感器。
在滚床的最前端安排传感器用来判断工件是否到位,在靠近滚床前端的位置处安排了一个传感器,在每个工位的最初设计时,在滚床的前端专门设计了一个停止气缸,当工件到位时此停止气缸伸出阻止工件继承向前运动。
在滚床的后方安排一个传感器,此传感器的功效是判断工件是否占用此位,当此工位的前一个工位需要将工件输送到此工位时,系统将此传感器的信号作为判断的条件之一,如果此传感器有信号,表现此工位占用,不能再把工件输送到此工位,如果此传感器没信号,表现此工位为空,系统再判断其他的条件是否满足,如果满足便可将工件输送到此工位。
整条生产线中的各个工位除了空工位外所配置的都是可升降滚床(滚床与升降机结合在一起)。
空工位不需要对白车身进行焊接操纵所以不需要安装可升降滚床。
滚床的上升下降也是由电机进行控制,可升降滚床进行上下运动并且最终保持在顶部位置或是底部位置。
可升降滚床使用两个传感器来判断滚床所处的位置,顶部有个传感器当滚床到达顶部时此传感器有信号,当滚床到达底部时底部的传感器有信号,这两个传感器的信号是相互制约的,因为滚床不可能同时到达两种状态。
当白车身被输送到操纵工位,此时滚床下降带着白车身整体下降,下降到底部。
如图4-1所示是系统的生产流程本系统主要卖力的是AFO160与AFO170之间的滑橇传输与升降机的传输,当AFO160呆板人将白车焊接完成后就将白车用滑橇体传入到升降机再由升降机将白车上升至上面的工位,运输完成后升降机在下降至零位等候下一次的传输。
硬件的设计是本系统最重要的部门所以在做课题之前对付涉及到本系统所需的硬件都是查了许多的资料,对付系统的各个部门如它的事情流程和和事情方法都在课题之前了解过了。
本系统硬件设计分为PLC控制系统、滑橇系统、传感器系统和宁静防护系统,各系统以PLC为控制焦点,以传感器为帮助来控制滑橇及升降机的传输和升降,外围的宁静掩护随系统的运行而运行。
介绍
S7-400CPU均具有两种类型的存储器。
事情存储器的细分可将性能提高一倍。
当一个尺度处置惩罚器需要访问其RAM至少两次时,S7-400专用处置惩罚器可在一个循环周期中同时访问代码存储器和数据存储器。
因此,数据总线和代码总线也是独立的。
事情存储器的容量取决于从精细分级的CPU系列中所选取的适合的CPU。
对付小型和中等步伐,集成式负载内存(RAM)就足够了。
对付较大的步伐,可通过插入内存卡来增加装载内存。
插入式闪存卡可用于在不使用电池的情况下进行永久性存储。
图5-1400型PLC
SIMATICS7-400PLC是用于中、高等性能范畴的可编步伐控制器。
S7-400PLC接纳模块化无电扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功效逐步升级)的CPU,并配有多种通用功效的模板,这使用户能凭据需要组合成差别的专用系统。
当控制系统范围扩大或升级时,只要适本地增加一些模板,便能使系统升级和充实满足需要。
S7-400遍及应用于以下领域:
钢铁产业、汽车产业、电力及能源配送、化学和石油化学产业、机器工程,包罗专用设备制造、立体堆栈、修建业系统自动化、造纸和印刷产业、食品和饮料产业、市政工程,(例如供水排水,地铁)等场所。
本系统接纳的是416-2DP型CPU其特点是灵活扩展:
最高131072个数字量以及81932个模拟量输入/输出。
通过MPI协议可将最多32个站连成简朴网络,数据传输速率高达12Mbit/s。
CPU可与通讯总线(C总线)和MPI的站之间创建最多32个连接。
最后的妨碍和中断事件生存在一个环形缓冲器中,用于进行诊断。
可以对输入数目进行设定。
它的实时时钟日期和时间附加在CPU的诊断消息背面其存储卡用于扩展内置的装载存储器。
存储在装载存储器中的信息包罗S7-400参数数据以及步伐,因此需要2倍的存储空间。
其结果是内置的装载存储器不能满足大步伐量的要求,因此需要存储卡。
可使用RAM和FEPROM卡。
PROFIBUS-DP接口和组合的MPI/DP接口:
通过PROFIBUSDP主站接口,可以实现漫衍式自动化组态,从而提高了速度,便于使用。
对用户来说,漫衍式I/O单位可作为一个会合式单位来处置惩罚(相同的组态、编址和编程).组合式配置:
SIMATICS5和SIMATICS7可以作为PROFIBUS主站切合EN50170范例。
CPU416-3和CPU416-3PN/DP还包罗:
附加模块插槽:
可用IF964-DP接口子模板进行连接到PROFIBUSDP主站系统中。
CPU414-3PN/DP另外包罗:
PROFINET接口,带2个端口(互换`机):
PROFINETI/O,可连接256个IO设备PROFINETCBA。
CP443-1是SIMATICS7-400用于产业以太网总线系统的通讯处置惩罚器。
它只有自己的微处置惩罚器,因而能减轻CPU的通讯任务和进一步的扩展连接。
通过CP443-1,S7-400可以实现下通讯:
编程设备,盘算机,HMI设备。
其它SIMATIC其它SIMATICS7系统、SIMATICS5可编程控CP443-1通讯处置惩罚器具有SIMATICS7-400系统设计的所有优点:
紧凑的设计;结实的塑料外壳的前面装有以下部件:
15针Sub-D插座可在AUI和双绞线接口间自动切换;带有自适应的自动传输速率掩护;用于快速连接到以太网的RJ45插座。
连接简朴CP443-1安装在S7-400的子机架上并通过背板总线与S7-400的其它模板相连。
不存在槽位规矩。
模板调换不需要编程设备的资助。
CP443-1用于将SIMATICS7-400连接到以太网上其10/100Mbit/s自适应全双工连接,可自动切换,可用于ITP、RJ45和AUI的全球连接带有ISO和TCP/IP传输协议的多协议方法。
CP443-1通讯办事有ISO和TCP/IP传输协议PG/OP通讯、S7通讯和S5兼容的通讯利用S7路由的网络间的PG/OP通讯。
通过网络进行远程编程和调试。
5.2传输系统概览
传输系统主要是包罗升降系统与棍床系统和控制系统信号灯组成,利用滑橇来相互传送白车从当前工位到另外工位作业的流水线。
其外围是用信号灯按钮来控制其输入和输出。
操纵台尺度配置(信号灯)
如图5-2所示是输送线上面的运转情况显示的信号灯,它的主要作用在输送线中起到了很大的作用,信号灯或按钮的漫衍图,其中紧停按键主要是针对特殊情况下设计的紧停按键,如果按键按下后系统就会停止运行,操纵方法的预选择主要是升降机的控制箱的上层和底层切换使用以及系统的自动和手动的切换,整体的操纵都是利用这块控制箱来控制。
图5-2信号灯
0紧停按键;1操纵方法预选择,钥匙开关E9(输送平面)或E7(0m平面);2激活删除妨碍功效,钥匙开关E9;3删除妨碍;4删除节奏控制;5操纵台预选;6灯光测试;7紧停显示灯;8封闭(操纵方法)预选;9单步运动,仅与预选开关
(1)相连用时可以操纵;10自动操纵,仅与预选开关
(1)相连用时可以操纵;11预选择输出;12信息查抄;13起动封闭;14起动打开;15下一模块的驱动;16预选择;17预选择;18驱动开关;
棍床
传输系统是滚床和撬体相结合,雪撬是主要是运送白车而滚床主要是运送雪撬,本条生产线中使用了2台滚床,传输系统是将各工位的滚床之间组成了一个连续、自动的车身输送线。
每个工位一台滚床,车身安排在滑撬上,滑撬位于滚床上,滚床传送动员滑撬,如图3-3所示从而输送车身。
系统要求有手动和自动两种事情模式。
手动状态下,现场焊接操纵人员凭据工艺要求正确操纵种种夹具设备,完成事情后输送白车身;自动状态下,夹具在车身到位后自动行动,自动工位呆板人完成焊接后,车身被自动输送到下一工位。
本系统接纳的是自动工位上面的生产线所以只是接纳两个滚床位。
本条生产线中每个工位都有滚床,对滚床的控制是系统的重要部门。
各工位中滚床的功效是将自车身从一个工位输送的另一个工位,本系统当呆板人在此工位完成焊接事情后,系统进行判断,直到确保下一个工位的准备事情已经完成后,系统便将白车身通过滚床输送到升降机。
图5-3雪橇输送
系统对滚床的控制分为两种方法:
一种是联动方法,也是全自动化方法,各个工位之间系统化的运作,自车身在一个工位焊接完成,呆板人焊接完成后,系统将判断下一个工位的状况,如果下一个工位已经准备就绪,系统将白车身输送到下一个工位,再将前一个工位的白车身送到此工位进行焊接事情。
另一种方法就是手动方法,手动方法主要应用于单工位的操纵,在手动方法下的操纵是为了对工位进行调试大概妨碍检测时使用;当某一个工位在联动状态下出现问题时,可以通过手动放。
升降机系统
带棍床的升降机用于下列场所:
雪撬必须要移位至差别高度的输送单位上,同样通过棍床把雪撬吸收/输入到相邻的输送单位上。
升降机处于上终端位置或下终端位置时才气输送雪撬。
手动闸门操纵是个例外,这时升降机升至某一位置(闸门位置)。
雪撬输送接纳快速档,雪撬定位接纳慢速档。
两个速度可为正向或反向。
同样通过两个速度档实现升降台的上升和下降。
换到慢速档后才可以进行升降机的终端定位。
只有在棍床空闲或雪撬正确定位在升降机上时,升降机才允许上升或下降。
在上和下终端位置,电控锁紧装置(VRG)自动把升降机锁定在牢固位置。
如果雪撬应移离其位置(如人工滋扰后,雪撬自动移开),可手工操纵升降机降至下终端位置,并把雪撬移至指定位置。
控制器(PLC)通过四个起始器判断:
雪撬是否在棍床上或已经离开,何时转换到慢速档。
另外通过这些起始器询问雪撬位置。
通过增加的起始器查抄雪撬的行驶偏向(雪撬在棍床上的正确站位)。
如果情况不符,会产生妨碍信号“位置查抄”(升降机只能手工操纵)。
升降机的种类和规格(如棍柱的规格,闸门位置)可凭据实际情况变更。
输送装置起动时,棍床上是否有雪撬的信息只有在驱动装置运行和起始器占用情况下才气存储在PLC-步伐中(占用-标识)。
占用-标识只能在雪撬完全输送到下一个输送单位时才气删除。
通过两个起始器中止升降机的上升和下降。
这里还配备一个机器开关作为帮助宁静保险装置,凌驾此位置(上端/下端)时在硬件上切断升降机的运动。
图5-4带式升降机驱动部门
滑橇升降机也用于实现差别水平高度输送线路之间的滑橇过渡。
滑橇升降机的升降架上安装一尺度的滚床根本单位,接纳套筒皮带链条,其技能参数如下:
起升高度可达20米提升速度6m/min~40m/米定位速度≤6米/min承载重量:
500Kg。
滑橇升降机凭据使用情况分为常温升降机和高温升降机,其区别为常温升降机使用的情况温度不大于60°C,而高温升降机的最高使用情况温度可达250°C。
常温升降机可接纳聚氨酯的滚轮和导向轮,并一般用两柱式结构;高温升降机由于安装于烘干室的两端,烘干室一般没有供高温升降机上部安装牢固的钢结构,所以高温升降机常接纳四柱结构形式,且其升降架上的滚床单位需接纳高温滚床。
传感器系统
光栅
本系统接纳SICKS3000专业型光栅(如图5.3.1.1)它是接纳光电元件作为检测元件的传感器。
它首先把被丈量的变革转换成光信号的变革,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部门组成。
宁静光栅S3000包罗一个发射器和一个吸收器。
吸收器和发射器上各有7-段码显示和LED指示灯,用来显示种种状态和自诊断信息。
图5-5光栅S3000实物图
S3000的主要差在于辨别度、外壳尺寸和可选择的发射器检测距离。
只有满足以下各点,才气包管装置的宁静掩护功效:
外部供电电源必须切合欧盟EN60204宁静条例的要求,以包管在掉电的情况下,仍能保持主电路接通20ms。
符合的电源供给器可作为附件向SICK公司购买(Siemens6EP1型号),需要注意操纵手册中关于电气连接和初始启动的各点要求,宁静装置的电气信号必须能影响到呆板或厂房的控制系统,必须包管在任何时候都可以停止呆板的危险行动,装和使用时,必须遵守有关的宁静执法和条例宁静装置安装的位置必须满足:
当至少一条光束被遮断后,在到达危险点前,呆板的危险行动必须能被停止。
这就需要凭据欧盟prEN999的有关条例来划定一个宁静距离,必须包管,当有人在危险区时,危险行动不能开始。
S3000按其结构可分为专业性、高级型、尺度型、遥控型、专业CMS型、室外人,其各特点如下表所示:
表3-1S3000的类型
S3000专业型最大可设置8个可选择掩护区域/报警区域;静态和动态掩护区域选择。
S3000的传感器头决定了扫描距离范畴为4米,5.5米或7米,其最大适用性是对想使用的应用场所有最优先的兼容性,再者就是它的I/O模块决定。
S3000可切换差别的扫描区域数量为1个,4个或8个,应用的变更大概简朴的升级可以通过调换单位实现和简化了备货,低落了备货本钱。
S3000的接线以及参数储存的接线以及参数储存其方便现场调换,无需重新设置参数,直接调换传感器头即可。
靠近开关
靠近开关又称无触点电子开关,顾名思义,开关的通断状态无需靠机器打仗来实行。
只要被检测体(如金属等)靠近靠近开关的感到范畴,即可触发开关状态翻转,由“开”(OPEN)转为“闭”(CLOSE),或由“闭”转为“开”。
靠近开关既具有行程开关、微动开关的特性,同时也具有传感性能,且行动可靠、性能稳定、频率响应快、寿命长、抗滋扰能力强等,并具有防水、防震、耐腐化等特点。
靠近开关按常用类型分为电感式、电容式、霍尔式及交直流式等,差别的类型应用于差别的工控领域。
近年来随着世界经济的苏醒和生长,各地出现了新一轮的投资热潮,作为自动化控制领域不可缺少的工控产物也出现出快速增长的态势,据大略统计单单在中国市场每月需求种种靠近开关达120万只左右。
靠近开关应用范畴非常遍及,主要有:
(1)检测距离:
检测电梯、升降设备的停止、启动、通过位置;检测车辆的位置,防备两物体相撞检测;检测事情机器的设定位置,移动呆板或部件的极限位置;检测阀门的开或关的位置;检测汽缸或液压缸内的活塞移动位置。
(2)转速与速度控制:
控制传送带的速度;控制旋转机器的转速;与种种脉冲产生器一起控制转速和转数。
(3)计数及控制
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