1、长春汽车工业高等专科学校继续教育学院毕业论文（设计）中文题目： 造型线自动控制技术应用 英文题目： ZAOXINGXIANZIDONGKONGZHI JISHUYINGYONG 毕业专业： 汽车制造技术 学生姓名： 准考证号：指导教师： 二零一四年 二月2目 录摘 要.3 前 言.3 一、多触头静压自动造型线的基本工艺流程.4二、自动线控制的基本原理.4（一） PC 机设置与硬件组态简介.4（二） STEP_7 总线分布 STEP_7 主程序功能说明.5（三） 故障检测程序功能与判断.10三、数控扎通气孔机的应用.11（一） 排气孔对铸件的作用及影响.11（二） 原生产线的老式机械扎孔机.12
2、（三） 数控扎通气孔机.12（四） 实际效果.19四、结束语.203造型线自动控制技术应用作者：赵新摘要：铸造一厂球造车间 469 号造型线是在“十五”期间，引进的世界著名铸造设备生产厂家德国 KW 公司的静压造型机，辅机使用原国产设备，并于 2007 年先后完成主机和辅机两个 S7 控制系统合并和自行研制数控扎通气孔机技术改造。本文介绍了目前通用的先进自动控技术在自动线中的具体应用，其中包括西门子 PC 机及其软件以及数控技术在自动线中的应用。ABSTRACT：Casting ball made a factory workshop 469 moulding line was during
3、the “tenth five-year plan, the introduction of the world famous casting equipment manufacturers in Germany KW company of static pressure molding machine, auxiliary engine using the domestic equipment, and in 2007, successively completed main and auxiliary machinery two S7 merger control system and t
4、he self-developed nc vent machine technical transformation. This paper introduces the general advanced automatic control technology in the application of automatic line, including Siemens PC and its software and the application of the numerical control technology in the automatic line. 关键词：造型线 自动控制
5、数控扎通气孔机前 言：铸造一厂球造车间 469 号造型线是在“十五”期间，引进的世界著名铸造设备生产厂家德国 KW 公司的静压造型机，辅机使用原国产设备，全线分布：四台搬运车，捅箱机，分箱机，移落箱机，三台翻转机，合箱机，铣浇口机，扎气孔机，上下造型机等设备，全线分布有：造型型箱线，上下型运输线，浇注线，小车线，三条冷却线，全线占地面积 600 平米，原电控系统主、辅机分别由两台 S7-400 控制，两套控制系统，两个主操作台。造型机为德国 KW 公司进口的双主机，设有 WINCC 电脑人机界面监控提示。2007 年先后完成主机和辅机两个 S7 控制系统合并和自行研制数控扎通气孔机技术改造。增
6、加节拍监视和故障诊断功能、砂型质量跟踪功能、型板数据档案库和生产数据档案管理。通过技术改造目前造型线的生产节拍从 37 秒/箱提高到 33 秒/箱。4一 多触头静压自动造型线的基本工艺流程型 箱 线 推 送 浇 注 线 推 送 落 下 箱 移 上 箱 落 砂 捅 箱 下 芯 浇 注 上 箱 推 送 下 箱 推 送 合箱 上下型翻转 上下主机造型 分箱 冷 却 线 上型翻转 小 车 运 送 线 二、 自动线控制的基本原理（一） PC 机设置与硬件组态简介在硬件组态中，可以明确地看到主站 UR1，三个扩展单元，由一个接口 IM 461-0串接三个 IM 461_1 接口。两个伺服变频器由 PEOF
7、IBUS 连接 DP 主站系统。在硬件组态界面中可明确显示模块型号，数量，占用通道号，订货号输入输出地址分配硬件组态图片5控制系统使用：S7400 型 PC 机，主机使用 CPU 416_3 DP，主站输入模块地址 027，发送器接口模块为 IM 460_0 型，带有通讯总线； 第一扩展单元为主机输出模块地址 019，接收器接口模块为 IM 461_0 型，带有通讯总线；第二扩展单元为辅机输入模块，接收器接口模块为 IM 461_0 型，带有通讯总线，输入模块地址 40-99；第二扩展单元为辅机输出模块接收器接口模块为 IM 461-0 型，地址 40-99，带有通讯总线，变频器由 PROFI
8、BUS 总线连接 PLC，监控电脑通过 MPI 接口连接等。（二） STEP_7 总线分布6CPU 主站DP扩展 1，主机输出模块地址019，接收器接口模块为 IM 461_0扩展 2，辅机输入模块地址4099 接收器接口模块为 IM 461_0扩展 3，辅机输出模块地址4099 接收器接口模块为 IM 461_0OP170BRS485 接口发送器接口模块为IM 460_0OP170B 和计算机监控通过 MPI 接口连接 PLC，变频器通过 PROIFBUS-DP 总线接口连接 PLC。（三） STEP_7 主程序功能说明1、STEP_7 程序组成首先，在程序源文件夹中，包含有块文件和符号表，
9、块文件包含有主程序设有 10个 OB 组织块，包含有：主程序启动，循环中断 CPU 启动，模块故障处理等各项功能。9个 FB 功能块，包含有：带诊断步序程序，WINCC 诊断，称量过程控制，模入量处理等功能块。45 个 DB 数据块，包含有：型板数据，主机压力参数，砂称量参数，故障信息参数，WINCC 个接口参数等参数值。120 各功能步序链，包括从启动预警，运行停止，初始位置，和各个单机台每一机械运行单步运行步序。符号表则包含输入输出地址命名，连锁条件地址命名，各个功能块，数据块，组织块和各功能的命名，以及时间继电器名等等。72、WINCC 操作画面提示S7-400 有着很强的通信功能，CP
10、U 模块集成有 MPI 和 PROIFBUS-DP 总线接口，在自动化系统中，PLC 与计算机和 HMI 人机接口站之间均可交换数据。首先是造型线主画面提示，WINCC 接口数据使用数据块 DB53，运行方式选择，型板 ID 号，在标题栏中还可调出油泵运行画面，工作参数输入画面，辅助设备添加/停用选择画面，数据输入进入 PLC 装载，语言选择，故障信息显示。辅助设备添加/停用选择画面主要设备是扎气孔机和主机造型选择，在日常生产中最常用的是故障信息显示功能，故障诊断数据来自 DB55 和 DB56，他可以直接提示机械动作是否执行或到位，提示为占用或丢失，包括接近开关和连锁条件，有利于操作工人和维
11、修人员对故障的直接判断和处理。8主操作画面油泵间运行操作画面3、FC 步序链结构首先，主程序设有 DB5 步序链状态数据块，在程序扫描过程中，进入一个步序程序功能块，要先将这个步序块上一次扫描执行的结果从 DB5 中读出，并存入当前执行的数据中，执行时按照步序顺序与当前要执行的步序号进行比较，如果相等，步序延时条件满足，则进入步序块，否则进入下一个步序程序功能块。一般步序链包含步序条件， “1”条件输入 4 个，：“0”条件输入 4 个，步序输出， “1”输出 3 个， “0”输出 3 个和所有状态点EN：使能输入，检查是否在要执行的程序步，ENO：使能输出Prog_nr：本步序链程序号， S
12、tep_nr：下一个步序号，DB_SK：步序链数据块， res_1， res_2：备用DB_DIAG：诊断数据块 Freigabe：释放条件 fr：释放条件状态Sh_hand：启动条件 sh：启动条件状态9Warte_S5T：步序延时，步序器的每一个步序都带有一个延时，用来控制下一个步序的执行，并且根据每一个步序延时需要设定时间常数。Ueberw_Z：节拍超长监视，根据每一个步序延时需要设定计数器常数，时钟周期为 1 秒，如果常数为 5，监视节拍为 5 秒，5 秒后没有完成信号，则给出完成信号丢失或占用信息。Z_O：节拍监视结果，步序延时超长到时，计数器全零输出。FC 步序器功能程序EN EN
13、OProg_nr Z_OStep_nr faultsDB_SK res_1DB_DIAG res_2Freigabe frSh_hand sh1_bed1 fehlt_11_bed2 fehlt_21_bed3 fehlt_31_bed4 fehlt_40_bed1 f_bel_10_bed2 f_bel_20_bed3 f_bel_30_bed4 f_bel_4Warte_S5TUeberw_Z1_sollw11_sollw21_sollw30_soiiw10_soiiw20_soiiw3FB201输出输入条件检测输入条件“1”状态输入条件“0”状态4、传感器与 PLC 通信在五线的传感器有
14、压力传感器和荷重传感器两种，以荷重传感器为例，上下主机各有四个荷重传感器，根据不同铸件来控制加沙量，操作者在主机 WINCC 加沙量输入界面确定加沙量后参数给入模拟量输入模块，当执行主机加沙时，传感器经 AE301 变送器将 mV 信号转换成 0-10V 信号，送入 S7 模拟输入模块， ，采用桥压取样回路，以获得稳定的桥压，模拟量输入模块使用 0-10V 输入 PLC 的模拟量输入模块中，在 WINCC 界面设定加沙参数的同时，要减掉沙斗重量。5、模块和总线故障提示通信总线故障不仅有 CPU 故障指示灯提示，一般还会在硬件组态理反应，例如：硬件组态图片中看到的 UR1 中央模块和三个 ER1
15、 扩展模块组态以及总线连接和串型接口，以及主站和扩展中的每一路输入输出模块，电源模块，CPU 模块，等等，任何一部分生模发生故障，都会有相对应的一路组态前端的绿色方块将变成红色的圈号给予故障报警提示，要求处理或更换。10故障报警（四） 故障检测程序功能与判断STEP_7-400 故障检测功能检测过程中，控制程序的故障诊断分为两种：包括有DB241 步序条件诊断数据块，DB242 通用条件诊断数据块。FC152 故障诊断接口数据，用于处理在 DB241 步序条件诊断数据块和 DB242 通用条件诊断数据块中的故障信息数据，送到 DB55“1” 条件故障检测数据块或 DB56“0” 条件故障检测数
16、据块中，以便 WINCC读取后进行故障提示。FC152 故障诊断的步序链程序号和步序链号送到 DB53WINCC 接口数据块中，由 WINCC 读取后进行故障提示。通用条件诊断功能块是检查“1” 条件输入，和“0”条件输入的，通用条件诊断是在特定条件下进行的，在这里主要检查设备的初始位置，动作的机械连锁条件。步序条件诊断功能块含有程序号，步序号，故障序号，步序条件诊断就是提供运行中序号，在通用信息一栏中显示。对于 STEP_7 故障检测功能，在处理故障时要分类进行，对于同一个动作仅仅提示丢失时，一般反应为机械动作没有到位。但是，当同一个动作的原位开关和到位开关同时提示前位丢失后位占用时，一般反应为机械动作没有进行，也就是常说的没有输出或物质性动作。在日常生产当中，操作工人和维修工人均可通过故障检测功能提示提示，来分析和处理故障。
