摘要：針對(duì)目前汽車儀表板產(chǎn)品更新?lián)Q代快、制造復(fù)雜程度高等特點(diǎn)，運(yùn)用西門子現(xiàn)場(chǎng)總線與多軸伺服定位技術(shù)，研制出高性能的汽車儀表板發(fā)泡生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)柔性化、自動(dòng)化的生產(chǎn)要求。
關(guān)鍵詞：PROFIBUS—DP FM357—2 汽車儀表板 柔性化 自動(dòng)化
0 引 言
隨著國內(nèi)汽車內(nèi)飾件檔次的不斷提高．新型儀表板的市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大．儀表板生產(chǎn)線的先進(jìn)技術(shù)也隨之得到了廣泛應(yīng)用。目前，汽車儀表板發(fā)泡生產(chǎn)線仍主要依賴歐、美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的進(jìn)口．于是研發(fā)具有先進(jìn)控制技術(shù)的新型生產(chǎn)線對(duì)提高我國汽車裝備技術(shù)水平具有重大的意義 本文介紹基于西門子 PROFIBUS—DP總線和FM357—2多軸定位模塊構(gòu)成的控制系統(tǒng)
1 系統(tǒng)的分析及方案設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)控制功能描述
汽車儀表板發(fā)泡生產(chǎn)線是以聚氨酯為發(fā)泡料．在通用模架上實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)各類車型儀表板的生產(chǎn)線．該系統(tǒng)機(jī)械部分主要由發(fā)泡模架、伺服控制充注機(jī)械手、發(fā)泡模具等組成見圖1
發(fā)泡模架是通用的．通過安裝在發(fā)泡模架上的發(fā)泡模具更換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。其系統(tǒng)的控制包括模架運(yùn)動(dòng)、模具動(dòng)作及充注機(jī)械手運(yùn)動(dòng)．工藝流程見圖2 （以1號(hào)模架安裝Bll模具為例）。
1．2 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)
根據(jù)工藝要求．每個(gè)發(fā)泡模架及每種型號(hào)的模具為單獨(dú)從站，安裝有YO裝置．主從站之間通過PROFIBUS—DP通信線連接，實(shí)現(xiàn)主從站之間的通信 觸摸屏設(shè)定工藝參數(shù)并監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)．FM357—2多軸定位模塊完成充注機(jī)械手的X一Y軸二維定位運(yùn)動(dòng)。通過觸摸屏設(shè)定實(shí)現(xiàn)注料過程中不同注料軌跡的運(yùn)動(dòng)，不僅完成了機(jī)器人的功能，而且具有造價(jià)低、適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)。其系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖見圖3。
2 系統(tǒng)控制的關(guān)鍵技術(shù)
2．1 PROHBUS—DP總線技術(shù)
PROFIBUS—DP用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地監(jiān)控站
讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息．其標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線具有“開放”的通信接口．允許用戶自由選用分散的I／0裝置在此系統(tǒng)控制中，每個(gè)產(chǎn)品的上、下模具各配有一個(gè)從站．各模具的從站與系統(tǒng)采用多極連接器連接．每個(gè)從站在硬件組態(tài)時(shí)有一個(gè)PROFIBUS總線地址．它與接口模塊IM151 一l從站的地址撥碼相一致。
由于每個(gè)模具所配的PROFIBUS總線地址的唯一性．系統(tǒng)將可能的各產(chǎn)品在硬件組態(tài)完成以后．形成不同產(chǎn)品的完整程序．PI 根據(jù)實(shí)際配置的從站運(yùn)行。例如：該系統(tǒng)任一模架可從6個(gè)產(chǎn)品中選配模具．剩下的2個(gè)產(chǎn)品的從站不與PROFIBUS總線連接．系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并正常運(yùn)行．只是PLC主站的總線通信由于硬件配置和實(shí)物不同而顯示報(bào)警 各模架所配的模具從站通過PROFIBUS—DP連接．并通過多極連接器將模具的代號(hào)識(shí)別作為PLC輸入信號(hào)．徹底解決了汽車儀表板發(fā)泡生產(chǎn)線的多品種生產(chǎn)的問題．實(shí)現(xiàn)了柔性化、自動(dòng)化的生產(chǎn)要求 其硬件配置見圖4
2．2 FM357—2 多軸定位模塊
伺服控制系統(tǒng)是通過FM357—2定位模塊驅(qū)動(dòng)兩軸伺服放大器實(shí)現(xiàn)兩維沖注運(yùn)行．實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜型面工件的曲線充注該模塊可以控制四軸伺服電機(jī)運(yùn)行將伺服電機(jī)軸都放于1個(gè)通道控制．可以實(shí)現(xiàn)高精度插補(bǔ)，多軸同步的定位運(yùn)行．也可將伺服電機(jī)軸放于不同的通道控制．實(shí)現(xiàn)分開控制。
FM357—2作為西門子S7—3o0的一個(gè)功能模塊．它與S7—300、觸摸屏之間的數(shù)據(jù)關(guān)系見圖5
通過PG實(shí)現(xiàn)FM357—2參數(shù)包的設(shè)定及編程。FM357—2參數(shù)包包括 machine data，zero offsets，tool offsets，R parameters，GUD program，NC program。其中：machine data中設(shè)定相關(guān)的伺服控制參數(shù)．在伺服電機(jī)軸配置中將二個(gè)軸放于1個(gè)通道控制．實(shí)現(xiàn)兩軸插補(bǔ)，同時(shí)運(yùn)行；NC program 包括main program，sub program，special programs。
在S7—300程序中．FC100，F(xiàn)CIO1，F(xiàn)C103，F(xiàn)C105分別完成REFERENCE，JOG，AUTO，R參數(shù)通信的功能；DB30，DB31分別為FM信號(hào)數(shù)據(jù)塊和軸信號(hào)數(shù)據(jù)塊，與FM357—2通信。
每個(gè)軸包括JOG，REFERENCE，AUTO 3種運(yùn)行狀態(tài)。下面以軸1為例加以描述。
控制使能：DB31．DBx2．1=1：脈沖使能：DB31．DBxl3．7=1；停止：DB31．DBx4．3=0。
速度倍率：DB31．DBB0=0—200％．可改。
讀取當(dāng)前值：DB30．DBx21．1=1，DB31．DBD40。
工作狀態(tài)：
（1）JOG狀態(tài)狀態(tài)給定：DB30．I）BXIO0．2=1；狀態(tài)顯示：DB30．DBX120．2；正向運(yùn)行給定：DB31．DBX4．6；反向運(yùn)行給定：DB31．DBX4．7。
?。?）REFERENCE狀態(tài) 狀態(tài)給定：DB30．DBx100．2=1，DB30．DBx101．2=1：狀態(tài)顯示：DB30．DBxl21．2。
（3）AUTO狀態(tài) 由觸摸屏給定當(dāng)前夾具所需的各段位置及速度值作為FM357—2中的main program的 參數(shù)．通過程序改變 DB30．DBB57的值實(shí)現(xiàn)伺服對(duì)應(yīng)于FM357—2中的mainprogram程序號(hào)的自動(dòng)運(yùn)行。圖6為第二夾具上某型號(hào)模具的伺服運(yùn)行設(shè)定界面
?。?）自動(dòng)啟動(dòng)給定DB115．DBX84．1； 停止／復(fù)位給定DB1 15．DBx84．2。
（5）程序正在運(yùn)行狀態(tài)DB30．DBX125．0；電機(jī)定位完成狀態(tài)：DB30．DBxl24．5
3 結(jié)束語
新型汽車儀表板發(fā)泡生產(chǎn)線適用于汽車儀表板的聚氨酯發(fā)泡制品一次成型的要求．集成了網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、伺服控制技術(shù)、液壓比例控制技術(shù)、制件發(fā)泡技術(shù)，是現(xiàn)代化先進(jìn)集成制造系統(tǒng)．實(shí)現(xiàn)了不同品種產(chǎn)品生產(chǎn)制造的自動(dòng)化、柔性化。目前，該套生產(chǎn)線在泰州勁松有限公司得到成功應(yīng)用．填補(bǔ)了國內(nèi)空白．達(dá)到國際先進(jìn)水平。
參考文獻(xiàn)
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