1、内燃机与配件w w w n r j p j c n装备技术汽车蓄电池连接线自动化生产的改进王琳(鹤壁职业技术学院,河南 鹤壁 )摘要:汽车由多种零部件组成,蓄电池连接线是点火系统中重要的一环.在生产加工中,虽然多个工序由自动化设备完成,但需要人工多次转运,贯穿整个生产过程.基于现有的生产设备,本文设计了一套蓄电池连接线自动压接设备,具备自动套热缩管,剥离绝缘皮,端子压接等功能.该设备的使用,能减少人工参与,降低人力成本,稳定产品品质.在程序实现时,针对典型的顺序控制,本文采用字节型元件,比较指令,赋值指令对顺序功能图进行转化.该方法节省系统资源,且程序架构清晰,易于实现.关键词:蓄电池连接线;
2、P L C;顺序控制;自动化生产中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()I m p r o v e m e n t o fA u t o m a t i cP r o d u c t i o nS t a t u so fA u t o m o b i l eB a t t e r yC o n n e c t i o nW i r eW a n gL i n(H e b iP o l y t e c h n i c,H e n a nH e b i )A b s t r a c t:T h ec a r c o n s i s t s o fm a n yp a r t s,a n d
3、 t h eb a t t e r yc o n n e c t i n gw i r e i s a n i m p o r t a n t l i n k i n i g n i t i o ns y s t e mWh e n i t i sp r o d u c e d,m a n yp r o c e s s e s a r e c o m p l e t e db ya u t o m a t i c e q u i p m e n t,h o w e v e r,i tn e e d s t ob e t r a n s f e r r e dm a n u a l l yf o
4、 rm a n yt i m e s,d u r i n gt h ew h o l ep e r i o do fp r o d u c t i o np r o c e s s I nt h i sp a p e r,a na u t o m a t i ce q u i p m e n t f o rb a t t e r yc o n n e c t i n gw i r ei sd e s i g n e d,w h i c hh a st h ef u n c t i o n so fs l o t t i n gp y r o c o n d e n s a t i o np i
5、 p e,s t r i p p i n g i n s u l a t i o ns k i n,a n dc r i m p i n gc o n n e c t t e r m i n a l s T h i se q u i p m e n t c a nr e d u c e l a b o rp a r t i c i p a t i o n,r e d u c el a b o rc o s t sa n ds t a b l ep r o d u c tq u a l i t y T h i se q u i p m e n tr u n sb yt y p i c a l s
6、 e q u e n c ec o n t r o l T h i sp a p e ru s ea nb y t er e g i s t e r,c o m p a r e i n s t r u c t i o n,a n dd a t a T r a n s f e rI n s t r u c t i o n st ow r i t ep r o g r a m s T h i sm e t h o ds a v e ss y s t e mr e s o u r c e s,a n dt h ep r o g r a ms t r u c t u r e i sc l e a ra
7、 n de a s yt o i m p l e m e n t K e yw o r d s:B a t t e r yc o n n e c t i n gw i r e;P L C;S e q u e n c ec o n t r o l;A u t o m a t i cp r o d u c t i o n作者简介:王琳(),男,助教,硕士研究生,研究方向为机电系统智能控制.引言蓄电池连接线是汽车上的重要部件,是指蓄电池与电起动机之间的连接导线以及蓄电池的搭铁线.汽车蓄电池电压不是很高,只有 V或 V,但是蓄电池在正常工作时释放的电流却很大.如果用普通线连接,由于大电流经过产生的高热
8、,会将普通线烧坏.甚至引发蓄电池短路事故,一般需要使用铜芯直径 厘米左右的导线.图蓄电池连接线蓄电池连接线的制作包括下线、剥头、套入热缩管、压接、移动热缩管至压接处热缩加工工序组成.目前下线、压接、热缩这三个工序均使用单独的自动化设备生产,由人工进行生产串联.由于下线工序速度快,端子压接工序速度慢,线束厂在生产时,通常先批量下线,即使用下线机对整盘导线进行定长裁切,并对两端绝缘皮实现半剥(防止导线铜丝氧化及铜丝凌乱).在后续进行端子压接工序时,工人在半剥的导线上套入裁切好的热缩管,手工将半剥导线的绝缘皮剥离,漏出铜丝后,在压接模具中放入散粒端子,再把导线的铜丝放在端子上,使用大吨位压接机进行压
9、接.最后,人工将热缩管挪到压接位置,使用加热设备对热缩管加热,保护连接处.该方法生产速度慢,自动化率低,受人工熟练度及主观意识影响,生产节拍不稳定,产品质量不一致,已严重制约了成品品质的稳定.整体功能设计考虑到蓄电池连接线整体生产设备之间效率差距较大,若强行将所有设备集成在一起做自动化设计,部分设备会有很大的闲置,造成资源浪费.且部分工序整合设计难度较大,需要投入较多的精力和资源来克服,成本会攀升很多.本文设计的蓄电池连接线自动压接设备集热缩管套入机构,绝缘皮剥离机构,端子压接机,散粒端子上料机构,工站搬运机构,成品搬运机构于一体.具备热缩管裁切,导线套入热缩管,剥离绝缘皮,散粒端子上料,端子
10、压接,工位中转,成品搬运等功能.设备工作时,工人将半剥好的导线放入设备,设备自动套入热缩管,剥离绝缘皮,年第 期并进行压接.接下来由人工做简单整理,对端子压接处进行热缩保护,完成最终成品制作.图设备结构组成设备的控制单元选用西门子S CD C/D C/D C型号的P L C作为控制器.P L C本体具备路P T O功能(脉冲列输出).使用该功能可以便捷的对步进电机或伺服电机进行开环速度控制和定位控制,或采用P L C内部的高速计数器对编码器反馈的高速脉冲进行计数,从而实现闭环控制.P L C内部集成有工艺对象,可使用“轴向导”对P T O进行配置,在未编写程序时可使用“轴控制面板”对轴进行调试
11、.使用运动控制指令,可以方便实现对步进电机或伺服电机的运动控制.热缩管套入机构选用精度高,成本低廉的步进电机输送热缩管,根据生产需要,可调整裁切热宿管的长度.配合气缸控制的切刀,对热缩管进行定长裁切.根据热缩管的外形尺寸,设计校圆模具对热缩管校圆,配合移动机构,使电瓶线准确套入热缩管.绝缘皮剥离机构采用伺服电缸带动剥离机构移动,实现剥离绝缘皮功能.为了兼顾精度和效率,移动机构先以较快的速度运行一段,然后切换到低速前进,当传感器检测到达剥皮位置时,剥离机构夹爪闭合后回退,剥离绝缘皮,并收集废料.散粒端子上料机构采用在非标自动化行业中广泛应用的Y Z两轴气缸机械手夹爪搬运机构来设计,从而实现散粒端
12、子从上料位置自动摆放到压接模具中.气缸配合滑轨,直线导轨等导向装置使用,通过外在的机械限位实现精确定位.对比马达同步带模组结构,该结构简单,成本低廉,在简单搬运中有很大的成本优势.散粒端子压接选用标准的大吨位端子压接机来实现,为实现自动压接,需为散粒端子上料机构让出空间,特对压接模具的下钳口进行改进,采用气缸拉动下钳口前后移动,实现压接,上料两个位置的移动.图设备结构图工站搬运机构选用精度高,扭力特效好,响应速度快的伺服电机配合同步带,直线导轨设计,实现几个工站之间的自动转运.成品搬运机构选用伺服电机,升降气缸和夹爪,实现压接完毕的成品从压接工位到成品区的转运.为伺服电机设置多个移动位置,可实
13、现良品与不良品的分离,以及良品的分开码垛.程序实现本文设计的蓄电池连接线自动压接设备在流程动作上是一个典型的顺序控制.在编写程序时,可采用顺序控制设计法来编写程序:将设备的一个动作周期划分为若干个顺序相连的步.步通常根据输出量的状态变化来划分.确定每一步的控制对象,衔接下一步的编号及转换条件.当前步处于活动步时,步对应的输出量产生动作,当下一步的转换条件得到满足时,接下来的后续步变为活动步,当前步变为不活动步.顺序控制设计法在实现程序转化时,通常采用位类型的编程元件来表示步,例如M 代表初始步,M M 代表第步.当转换条件满足时,需要将步变为活动状态,则置位代表步的位元件.当前活动步变为不活动
14、步,则复位代表步的位元件.程序架构如图所示.当M 处于置位状态时,其常开触点为接通状态,第步处于活动状态,执行当前步的动作Q .当下一步的转换条件I 满足时,置位第步的位元件M ,并复位当前步的位元件M .此时M 的常开触点为断开状态,当前步的动作取消,当前步变为非活动状态.在下一程序段,第步位元件M 的常开触点为接通状态,该步控制的Q 执行输出动作,当 前 步 变 为 活 动状态.图顺序控制位元件编程本文采用建立一个字节类型编程元件的方法来实现程序,将其命名为步,用于保存步的编号.采用比较指令,将字节元件存储的数值与步骤值进行比较,控制能流的流向,其 程 序 架 构 如 图所 示.当 代 表
15、 步 的 字 节 元 件MB 值为时,“等于”比较指令等效为接通状态,此时第步处于活动状态,执行当前步的动作Q .当第步的条件I 满足时,通过移动值指令MOV E,将下一步的编号写入字节元件MB .此时,当前程序段的比内燃机与配件w w w n r j p j c n较指令等效为断开状态,当前步变为非活动状态,动作结束.下一程序段的比较指令等效为接通状态,第步变为活动状态,执行第步的输出动作Q .图顺序控制字节元件编程采用字节元件表示步的方法比传统使用位元件表示步的方法具有如下优点:、节省系统资源.采用位元件表示步,有多少步,就需要建立相应数量的位元件.既不方便,又浪费系统资源.建立一个字节元
16、件表示步,其内部数据存储范围为 ,可表征 个步,若步更多,可采用数据存储范围更大的字,双字方式表示步.编程时只需围绕这个表征为步的元件展开即可,省时实力.、编程简单.当系统流程发生切换,当前步由活动状态变为不活动状态,下一步由非活动状态转变为活动状态时.若程序架构采用传统位元件来实现,就需要置位一个位元件,复位另一个位元件,不得不执行两次或以上操作.若采用字节元件表征步,由于仅使用一个元件表示步,只需要修改一次步元件内部存储的数值,就能实现整个流程步活动状态的切换.、排他性.在实际生产过程中,偶尔会出现由于原材料异常或发生安全问题导致的停机.当设备停止运行,将异常排查结束,再次投入运行时,通常整机流程需要从初始状态开始执行.由于异常停机时生产流程尚未执行完毕,因此处于活动状态的步位置不确定.采用位元件表示步的方法编程,因为异常停止时被置位的位元件不确定,就需要在运行前对设备进行初始化,把表征步的位元件全部复位.在程序编写时,若位元件在存储器中是连续的,尚可采用复位位域的方法一次性复位多个,若位元件比较分散,就需要逐个对位元件进行复位,费时费力,甚至会出现检查,测试不仔细,遗漏对某些位元
