汽车焊接车间设备故障自动诊断及焊机群控系统.doc

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汽车焊接车间设备故障自动诊断及焊机群控系统

汽车焊接车间设备故障自动诊断及焊机群控系统

作者:????发布时间:2010-4-211:23:53????阅读次数:

作者:张鹤张劲松单位:西门子工厂自动化工程有限公司上海大众汽车有限公司

我们针对上海大众汽车二厂焊接车间,利用西门子公司的SIMATIC产品,设计并实施完成一套设备故障自动诊断及焊机群控系统。经过几年的使用,该系统运行稳定可靠,基本达到了设计目的。

一.焊接车间现状分析

该焊接车间主要生产桑塔纳2000型轿车的车身。车间进料为冲压车间的各种冲压零件,经过焊接生产流水线,先把这些各种零件焊接拼装各种车身部件,如汽车前围、后围、前底板等部件,再经过总拼把这些部件拼焊成整体车身,最后经过补焊、打磨形成最终的白车身,输出到油漆车间喷漆。该焊接车间按照冲压零件-部件-总拼的焊接加工过程,建立了六条生产流水线,分别为前围线、后围线、前底板线、底板线、总拼线和补焊线。这六条生产流水线按照生产工艺相互刚性连接。在这些生产流水线上的各个工位主要配备的是焊接机械手、焊接机械人、多点焊机、拉杆传输和空中输送车等自动化设备组成。由44台西门子公司的PLC分别控制这些生产流水线上的各种加工设备,使其相互协调地、连续地、自动地运行,使车间达到每56秒钟生产一部白车身的的生产节拍的能力。

但是该车间生产流水线投入运行时,存在两个主要的问题:

当设备上某处出现故障时,由于不能很快地排除,经常造成整条生产线停机,或者整个车间停产,严重影响车间产量和生产节拍。

会发生某些焊点的焊接质量不稳定,不能保证白车身质量。

经过调查研究和具体分析,发生上述问题的主要原因是:

(参见附图)

5.焊机群控装置

设置一台高灵敏的电压监测仪,实时监测车间电焊机工作时供电电压的变化,并把结果送入信息交换中心,通过S5-155U的中断程序处理焊机群控信息,经过Prifibus-DP方式,把控制信号高速地传送到生产线上的PLC,使相应焊机的通电动作得以控制。

6.系统配置的软件

CorosLSB/Win是系统主要的软件,主要运行在管理层和现场工程师站的计算机上,是系统主要开发平台。COM5431和COM143系统软件是为了管理现场工业总线Profibus和工业以太网H1。

三.系统的主要目的

1.采集全车间六条生产线上的设备运行状态信息

由于Profibus网连接着现场PLC,系统可以实时地监测并分辨当前各生产设备所处的正常运行、停机、故障等各种状态,并在相应工控机的相应画面上,通过以不同的符号、图形和颜色变化等形式显示出来。

2.实时分析发生在各生产线上设备的故障状态及具体部位

由于Profibus网络采集各生产设备上的信息,汇总到主PLCS5-155U上集中进行分析综合,系统可以判断出故障类型和发生故障的所在生产线、工位、部位等位置信息,随后把判断结果送到相应工机显示出来,以提示维修人员。

3.进行有关故障信息的分析与统计

系统的上位管理机和工控机在工业组态软件CorosLSB/Win操作平台下,可对从主PLC送来的故障信息,进行分类归档处理,同时在设备维修手册数据库中进行检索,找出故障发生的位置,故障发生的原因及排除故障的主要方法。然后该软件把故障发生的时间、位置、原因及排除的情况记录到设备档案数据库中,并形成各种报表。

4.对全车间由PLC控制的焊接变压器的通电进行群控

利用ProfibusDP的快速I/O的特性,对全车间电焊机供电电压进行监测,按照电焊机群控原理,对由PLC控制的电焊机进行排队通电控制。

四.系统工作基本原理

1.自动故障诊断一般方法

焊接车间设备绝大部分是通过油缸和气缸来完成工件的装夹、上料、下料和输送等动作。初步统计该车间分布在各生产线上共4千个大大小小的油缸和气缸,而设备故障主要发生油缸和气缸的部件上,表现为这些缸不到位。下面分析一个油缸动作情况,得出自动故障诊断一般方法。设一个油缸向前运动Q=1,油缸经过一定的运动时间到达前端,则前端接近开关得电I_1=1,后端接近开关失电I_2=0。我们系统中为这个油缸设置一个计时器T。当油缸动作Q信号发出,该计时器开始计时,在设定的该油缸运动时间T_set范围内,相应到位接近开关得电,即系统认为该油缸工作正常。如果在该油缸运动时间T_set范围内,相应到位接近开关未得电,则系统认为该油缸发生故障。系统自动分析的结果列表如下:

根据上述方法,系统对车间设备上每个油缸和气缸,在该设备PLC控制器都分配计时器T,并设置相应缸运动时间T_set,以完成自动故障诊断。

2.焊机群控的一般方法

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