摘要：曲轴是发动机中最重要的部件，本文从软硬件两个方面来介绍如何智能化偏心磨连线生产过程，包括电气控制要求、硬件选用、触摸屏画面设计、程序编写、伺服参数变频器参数的设置，最后完成智能化有料和无料两种调试模式。
关键词：智能化；偏心磨连线；曲轴生产
0引言
曲轴是发动机中最重要的部件，在生产中有六个主要的工序，分别是曲轴粗磨、曲轴精磨、偏心部磨、T面铣、曲轴去毛刺、总检测。在各个工位的衔接中采用机械手代替人员作业，实施自动化高效率生产，本文主要着重介绍智能化改造偏心部研磨联线部份。若偏心磨连线具有全自动生产的能力，则能自动诊断机台的各种生产故障，则对设备的维修带来了许多方便；另外可以提高生产效率高，运行稳定，减少劳动工人，节省了大量的人力，有着非常好的经济效益和社会效益。
1偏心磨连线组成介绍
如图1所示偏心磨连线由上料机械、传送模块、移栽机械手、触摸屏操作系统、出料机械手、寻位机构、上下料机器人七部分组成，从而实现从无芯精磨下料到偏心磨与T面铣间达成无缝连接，实现全自动生产。考虑生产节拍衔接问题，偏心磨需配置2台以达到生产节拍要求。偏心磨连线具有全自动生产的能力，能自动诊断机台的各种生产故障，对设备的维修带来了许多方便；另外它生产效率高，运行稳定，减少劳动工人，节省了大量的人力，有着非常好的经济效益和社会效益。
2制定偏心面连线的电气控制要求
根据生产要求，制定出如下电气控制要求：①因为设备是全自动控制的，生产过程中不需要人工操作，所以机台控制必须是较先进的控制系统。②设备需要有生产相关的讯息显示、异常报警、异常注释等信息。③设备在出现异常时要能自动停机，并提示发生故障的原因。④设备需要有手动操作模式，自动操作模式，手动操作模式是在机台调试时使用；自动模式是正常生产时使用。⑤设备需要有生产指示三色灯和报警音乐，红黄绿三种颜色表示机台当前的生产状态，报警音乐作为报警提示。通过以上制定的电气控制要求，使设备达到自动化控制的要求。
3自动化控制的实现
从设备的电气控制要求中可以知道如果采用传统的继电器控制方式很难实现自动化的功能，所以设备的动作采用PLC作为控制中心，通过PLC编程，让机台的各个动作有序的运作起来。为了节省节拍，在偏心磨上下料处采用工业机器人，节省多余的动作。使磨床生产达到最优效率。另外采用触摸屏来操作和显示信息的人机界面，让设备操作起来更为方便。设备上所有气缸用PLC进行控制，采用高压气体作为动力源。为了让设备能够自动诊断出各部分的机械故障，所以在每个动作的执行组件上都安装有感应器。如在气缸动作的始点或终点位置装上磁阀开关，一旦有机械卡死，即可诊断出来。设备上所有伺服电机用PLC控制伺服放大器来驱动。在伺服电机行程前后安装机械限位和电控限位，电控限位是用极限开关来控制，伺服电机控制的机械手超过正常行程到极限限位时，PLC报警设备停止工作。设备对每一个完成品所需要的时间进行计时，以方便设计人员了解生产线上各台单机的生产速度并对其进行调整。设备对当天的完成品进行生产计数，生产人员可以很方便的看得到一天的产量。因为是全自动化机台，正常生产时是没有工人操作的，但为了能够明确知道机台的当前工作状态，所以需要安装三色灯和报警音乐。
4硬件配置根据系统的控制要求，确定PLC外部输入点和输出点，统计出所需PLC输入点数为112点，PLC输出点数为96点，考虑整条连线比较长，感应器的距离过远，配线距离过远影响信号的传输等问题，所以我们用CC_LINK模块来控制。考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，以及用到的特殊模块比较多，所以选用三菱Q系列的PLC作为控制单元来控制整个系统。在每个机械手模块都配置独立的CC_LINK远程控制模块。方便线路的敷设。采用三菱GS2107触摸屏，该触摸屏显示尺寸7英寸，DC电源，自带RS422/232接口，USB接口。
5软件配置
5.1触摸屏画面设计。5.1.1触摸屏画面的制作。触摸屏的程序是和PLC程序对应的，在制作触摸屏画面之前，要先规划好PLC软组件的使用分布，如手动按钮是用哪些点，手动动作指示灯是使用哪些点等，在规划这些软组件时要尽量按顺序分配，且按照一定的规律分配，这样在PLC编程中会更方便。机台电气控制要求中设备需要有二个模式，即手动、自动模式；手动模式和自动模式由手动、自动切换开关来切换。手动模式中制作出机台每个机构的手动按钮；手动动作的ON和OFF由二个开关控制它们的ON和OFF两种状态的切换；自动模式用于设备正常的生产模式，有启动、停止，另外还需要有机台生产数量的显示及机台当前的信息显示。5.1.2报警信息的制作。报警信息显示机台当前的异常状态，当出现异常时显示异常的内容，方便工作人员对机台迅速的检修。报警信息是我们在机台运行前就已经把机台所有的异常信息登陆到触摸屏中，当机台出现异常时再调出和异常相对应的信息。
5.2程序编写。5.2.1手、自动程序的编写。触摸屏手动动作可以采用二个按钮来控制动作，自动编写过程中需注意PLC控制程序只有一些逻辑性的动作，在编程时按照条件允许来编写。PLC动作流程的编写方法为：启动第一个动作，检测该动作的输出条件（动作行程检知器ON或动作延时输出），条件到达后再启动下一个动作，并在每一个动作之间增加一个延时控制，通过调节这个延时的时间，这样就可调节机台的生产速度5.2.2故障诊断程序的编写。机台故障诊断就是利用PLC程序监控各个机构正常动作和异常动作的不同之处。故障诊断程序编写方法为用PLC程序作监控每个机构的动作，当动作时间超出正常的设定范围时，输出相应的故障讯息，并停止机台的动作。如定位机构升降正常动作时从始点位置到终点位置所需的时间为1秒，但是程序检测出气缸的动作超出5秒，则说明定位机构升降的动作出现了异常，让触摸屏显示定位机构升降异常的信息5.2.3机台相关生产信息的程序编写。偏心磨连线为自动生产型设备，三色灯和报警音乐可指示机台当前的生产状态，三色灯的红黄绿三个颜色所表述的意义如表1所示，而报警音乐则表示机台出现异常。机台生产时工人可根据报警音乐来判断机台已出现异常，从而可达到一名工人可同时看多台机的功能。5.2.4工业机器人程序编写。偏心磨与寻位机构各模块的状态输出给机器人，机器人根据状态进行调用加工程序。当寻位座寻位完成请求机器人夹取，机器人抓取后根据两台磨床的加工状态选用上下料程序，当与磨床交换料后，地轨伺服回至寻位机构，机器人根据寻位机构出料座、抽检滑台的状态进行出料放至或者抽检放至，完成一个循环周期。
5.3伺服参数变频器参数的设置。5.3.1伺服参数的设置。设备共有7个伺服电机，分别控制上料机械手横移、升降伺服、出料机械手横移、升降伺服、过渡移栽横移伺服、寻位伺服以及地轨伺服。根据机械工程师给的数据，上料和出料的横移伺服电机的齿轮每转的移动量是325mm，上料和出料的升降伺服电机的齿轮每转的移动量是200mm，伺服电机上都加有5倍的减速器，所以伺服电机每转的移动量是65000um和40000um。5.3.2变频器参数的设置。两台FR-E720-0.2K-CH变频器是分别控制上料输送链电机以及下料输送链电机。作用能准备控制输送链运行速度以及能够快速停止增加定位精度。本设备变频器的参数设置为表2。
6系统调试
6.1无料调试。当机台的外部电路组装完成后就可以把PLC和触摸屏的程序下载进去，进行无料试机。无料试机主要是先检查机台的线路有没有错误，再空机调试机台的各个动作，并且试验PLC程序中各个监控功能，检验出现故障后机台能不能自动报警并显示相对应的故障信息。机台在动作调试时主要出现了动作异常的故障，机台动作没有按照预先制定的动作流程进行动作，此时是把电脑和PLC进行通讯，利用PLC编程软件的在线监视功能对PLC程序进行监视，利用软组件查找功能找到程序的故障点，再分析动作的异常原因。
6.2有料调试。无料调试机台的动作正常后，人工就可以把工件放到机台上进行有料试机。有料试机验证机台所有的功能，并进行品质的检测，待所有生产数据正常后机台便调试完成，可以投入生产。
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作者:徐小婷 单位:河源技师学院
