大型热模锻压力机自动化生产线的联线及工作模式

文/徐学利，李艳秋，张平，谷麦穗·辽宁五一八内燃机配件有限公司

大型热模锻压力机自动化生产线的联线及工作模式

文/徐学利，李艳秋，张平，谷麦穗·辽宁五一八内燃机配件有限公司

随着中国汽车及造船等行业的快速发展，对相关零部件的质量要求也越来越高。这样就促进了汽车及造船业零部件制造企业技术上的进步以及装备上的改进，从锻造开始的各个工序的装备都向世界一流企业的方向迈进，其中热模锻压力机在锻造领域的先进优势非常明显，它具有成形快、模具利用率高，以及节约材料等优势。近些年，国内多家企业从国外购入了多台热模锻压力机，辽宁五一八内燃机配件有限公司（下文简称五一八公司）就是其中的一家。五一八公司于2009年从俄罗斯TMP公司成功地引进了一台8000t热模锻压力机用于锻压曲轴、连杆等零部件，又从国内相关专业厂家购入了感应加热装置、辊锻机、机器人及非标机械手、切边机、扭拐机、精整机等设备，组成了一条完整的锻造自动化生产线。

技术描述

总体构思

图1 8000t生产线自动化联线的控制互联图

五一八公司结合多年组建锻造生产线的工作经验，通过相关的专家集体讨论并确定了现场设备的平面布置，电气工程师结合现场设备的平面布置确定了生产线的自动化联线的控制互联图，如图1所示。

从图1中我们可以清晰地看出该自动化生产线的控制互联关系，该控制联线中由一个总控台（由S7-400PLC及MP277操作屏构成）来作为生产线中总的数据传输及信号传递的平台，整条生产线中所有设备的主控PLC为S7-300构成，通过每台设备中DP/DP Coupler来完成生产线中单台设备与总控PLC信息的交换，并由总控PLC来分发数据和信号，以此达到生产线中上下级设备信号的快速传递和联锁等功能。

现场组态调试

由于锻造生产线中设备多且生产的工件为热件，所以在进行正式生产热锻件之前必须对整条生产线中的联线及自动化顺序进行充分的冷调试（即空运转）才能进行下一步热锻件的生产。我们根据现场设备（锻造线部分），共分了四大区域：

⑴Ⅰ区域，配置有中频加热炉、除鳞机、辊锻机及其机械手M1。

⑵Ⅱ区域，配置8000t压力机、M2机械手、M3机械手和M4机械手。

⑶Ⅲ区域，配置有M5机械手、切边机、M6机械手和扭拐机。

⑷Ⅳ区域，配置M7机械手、精整机和M8机器人。

初步的工作为各区域分别调试及反复运行，从其中查找关联信号的稳定性以及检查设备的性能，下一步再进行区域间的联调工作。

工作方式

由于锻造自动化生产线为顺序控制方式，编制上下级设备的联动时必须要明确设备的动作流程。首先，由公司的电气工程师编制生产线中设备动作顺序流程，即中频加热炉加热合格温度的坯料→辊锻机→辊锻机辊两到四道次→M1把坯料送到8000t压力机卡压位置→M2机械手抓取坯料送到8000t压力机预锻位置→8000t压力机预锻→M3机械手叉取锻件送到8000t压力机终锻位置→8000t压力机终锻→M3机械手叉取锻件送到运输链上→运输链把锻件运到切边机位置（同时M4机械手进行模具润滑）→M5机械手叉取锻件从运输链上送到切边机上→切边机切边→运输链运送锻件到扭拐机位置→M6机械手叉取锻件从运输链上送到扭拐机→扭拐机扭拐→M6机械手叉取锻件从扭拐机送到运输链上→运输链把锻件送到精整机位置→M7机械手从运输链上抓取锻件到精整机→精整机校正锻件→M8机器人抓取锻件送到指定的位置。总控的电气工程师根据此动作流程编制各设备之间的接口信号软件包，主要是区分开各个设备的地址分配情况及SFC14和SFC15的应用。

整个生产线的联线工作方式分为非自动和自动两种方式。非自动工作方式为除了上下级设备之间的干扰信号（如机械手在离开安全位置后压力机才可以动作等）有总控的PLC参与外，其余信号总控PLC不参与。非自动时，生产线中的单台设备可以进行分别调整，而生产线中的每台设备自身也有调整、半自动和自动的工作方式。自动工作方式为除了上下级设备之间的干扰信号有总控的PLC参与外，上下级的设备之间的联动也由总控的PLC来参与完成，包括生产线中如有设备出现故障，则全生产线和其相关联的设备就要停下来。全线自动方式时，只有全生产线的每台设备进入了自动状态时，才可以进行自动化的工作。

结束语

锻造生产线是一种集体工作的生产模式，有其独特的方面。由于其生产的锻件必须保持很高的温度，生产线的稳定性是很关键的，如果生产线工作不流畅，则会造成能源的损耗（如加热炉的电能损耗，模具的热能损耗等）。

因此，在组建热模锻压力机的自动化生产线联线时，五一八公司主要的指导思想就是生产线中保证上下级设备顺序控制的流畅。根据现场实际情况的多次反复修正及总结，公司在最后的实际生产中采用了自动化加人工确认的生产方式，这样就避免了如锻件粘模具或锻件在模具中位置不正确等生产中的不确定因素而损坏设备造成生产线的停滞。而这种自动化加人工确认的生产方式经过五一八公司近一年的生产运行效果来看，具有很高的实用价值，保证了生产线的使用效率，减少了能源不必要的浪费。该方式是一种在锻造自动化生产中非常实用的自动化联线的工作方式。