一、概述

　　汽車轉向泵是一種中高檔汽車用的零部件，它為(wei) 汽車動力轉向係統提供一種高性能的動力源，與(yu) 發動機轉速相配合可以產(chan) 生卓越的轉速流量特性從(cong) 而使得駕駛舒適。由采埃孚轉向泵金城有限公司投資的轉向泵自動裝配線項目位於(yu) 南京新港經濟技術開發區，主要生產(chan) 轎車和輕型商務車用的轉向泵。這種汽車部件由多個(ge) 零件組成，需要借助不同的設備，按照一定的工序將它們(men) 組裝起來。在整個(ge) 過程中，需要對裝配時的壓力、位移和時間等參數進行實時監控，以滿足嚴(yan) 格的工藝要求，保證裝配質量。汽車轉向泵自動裝配線是完成上述工序的一組設備，它共有12個(ge) 工位，以實現不同的裝配功能，其生產(chan) 流程如圖1所示。

　　圖1 汽車轉向泵自動裝配線生產(chan) 流程圖

　　係統的控製對象包括氣液增力缸式壓機﹑夾具﹑壓力/位移監控儀(yi) ﹑密封測試儀(yi) ﹑綜合功能測試儀(yi) 和智能螺栓擰緊係統等，由於(yu) 各個(ge) 工位間相互獨立且有一定距離，因而各采用一台西門子PLC作為(wei) 控製器，一台SIMODRIVER 611A伺服驅動器及1FT5伺服電機用於(yu) 旋鉚工位的分度盤旋轉台控製，另有兩(liang) 台MicroMaster係列MMV37變頻器用於(yu) 生產(chan) 線的物料傳(chuan) 輸係統。表1列出了該裝配線使用的西門子S7-PLC型號及其在各個(ge) 工位的分布。

　　表1 裝配線使用的主要PLC產(chan) 品

　　圖2所示為(wei) 該公司的廠房外景和裝配線中的一個(ge) 工位。

　　圖2 生產(chan) 廠房和裝配線中的一個(ge) 工位圖。

二、係統要求

　　現以工位WS1.1為(wei) 例，介紹設備的工作過程。該工位將滾針軸承壓入端蓋，當按下啟動按鈕後，設備先檢測軸承放置的方向，如果正確，夾具自動鎖緊，啟動壓裝過程，否則係統報警，壓機不工作，同時OP3操作麵板顯示錯誤信息。壓裝開始後，係統同時啟動CoMo II-S智能測量儀(yi) 表，對壓力和位移進行監測，若整個(ge) 過程的壓力/位移曲線滿足工藝要求（位於(yu) 一定的範圍內(nei) ），則裝配合格，綠色指示燈亮，壓機退回，夾具鬆開，零件可轉入下道工序，否則紅色指示燈亮，結果不合格，係統複位後，零件經確認後轉入廢品站。

　　為(wei) 了能實時檢測壓力和位移，得出兩(liang) 者間的實時關(guan) 係曲線，並據此對過程做出評判，係統采用了Kistler的CoMo II-S智能測量儀(yi) 表，它內(nei) 置電荷和電壓放大器，可以實時采集壓力和位移兩(liang) 路模擬輸入信號，自動選擇量程和不同的坐標及最佳刻度，得出測量曲線，具有閥值、公差帶、方框和終位等多種分析功能，並可根據需要選擇不同的組合對各種過程進行分析和監測，與(yu) PLC接口方便。壓力的檢測采用Kistler的壓電式傳(chuan) 感器，經電荷放大器由CoMo II-S采集到壓力實時值，位移用Novotech的高精度位移傳(chuan) 感器測量，並由CoMo II-S采集到實時值，與(yu) 壓力一起作為(wei) 被監控的變量。壓機由氣壓驅動的氣液增力缸實現，其升降由電磁閥控製。

三、控製係統的硬件組成及軟件設計

　　根據該工位的輸入/輸出信號的點數要求，選用CPU214 PLC作為(wei) 控製核心，並擴展了一塊EM223數字量模塊，共有22位數字量輸入點，18位數字量輸出點。為(wei) 了顯示係統狀態和輸入控製參數，選用了一台OP3操作麵板，經PPI通訊接口與(yu) CPU214連接。控製係統的硬件組成如圖3所示。

圖3 工位WS1.1 控製係統組成圖

　　係統中的I/O地址分配如下表所示：

　　表2 工位WS1.1的I/O地址分配表

　　控製軟件用STEP7 Micro/Win編寫(xie) ，OP3由ProTool組態軟件進行配置。控製程序分自動和手動兩(liang) 部分，在手動部分，通過OP3可以操縱所有運動機構的動作，包括壓機、夾具的動作，CoMo II-S的參數選擇及啟動，便於(yu) 係統調試。在自動部分，所有動作按要求的次序完成，程序中定義(yi) 了一些內(nei) 部標誌寄存器位，用於(yu) PLC和OP3間交換信息，同時也使用了順序寄存器指令，使各程序步間互鎖，提高了係統的可靠性。自動部分的軟件流程如圖4所示。

　　圖4 控製係統軟件流程圖

四、結束語

　　汽車轉向泵自動裝配線采用西門子S7係列PLC控製，不僅(jin) 簡化了係統，提高了設備的可靠性，也大大提高了成品率和產(chan) 品質量，通過操作麵板修改係統參數就可以實現多種不同產(chan) 品的裝配，現場設備的工作狀態和產(chan) 品信息都在操作麵板上顯示出來，方便了用戶的操作和維護。該裝配線自2001年投入運行以來，工作穩定可靠，加工出的產(chan) 品經專(zhuan) 業(ye) 設備的嚴(yan) 格測試，質量和性能完全符合要求，受到了用戶的好評。