咸宁西门子模块代理商

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西门子S7-1500 自动化系统在汽车后悬架总成装配线中的应用

1. 项目简介
 

汽车工业是我国的支柱产业之一，在国民经济中占据重要的地位。加入WTO以来，我国汽车工业正逐步融入世界汽车制造业体系，并进入了发展的黄金时期，中国已经连续多年雄踞全球汽车产销量榜首。某集团是中国汽车零部件50强企业，是中国西南汽车零部件更大生产基地。该项目是为么汽车后悬架总成装配的一条生产线，下面天拓四方就为大家介绍下西门子S7-1500 自动化系统在汽车后悬架总成装配线中的应用。

2. 设备生产工艺介绍

汽车后悬架总成装配线是把弹性元件、减震器、支架杆、制动盘等近60种零件按照一定顺序和扭矩组装成质量合格的后悬架的生产线。该项目通过总成装配单元、制动盘与轮毂轴承螺栓拧紧机单元、制动盘端跳检测机单元等23个不同控制单元组装流程，可以自动生产出完整的汽车后悬架产品。

3. 系统构架和网络结构
该总成装配线以CPU-1518为核心，通过增设的通讯网卡，借助于光纤环网与中控系统和上下游工艺段进行信息交互和数据互锁。设备控制层通过西门子X208工业交换机与分布式IO、单机设备进行通讯，各个网络节点不做级联。下图制动钳螺栓拧紧机单元控制网络。

总成装配线线体较长、设备限位开关光电开关多、RFID和扫码枪等器件安装位置分散，需要大量控制线进入一个PLC 柜，造成系统维护麻烦、成本高难度大。该项目总成装配线采用CPU-1518控制器，分布式I/O 系统SIMATIC ET200SP通过PROFINET总线 连接到线体单元。SIMATIC RF600直接安装在ET200SP上，可将产品的条形码方便快捷的扫描到线体单元CPU中，便与对产品的生产信息进行采集和追踪。图线体单元分布式ET200SP的IO信号和RFID采集。

SIMATIC S7-1500CPU可以将多种第三方设备通过PROFINET总线直接进行组态，便于对设备进行数据采集和运动控制。例如主减与后副车架拧紧机单元，喷码机的SMC新型电缸控制器LEF无杆式电缸；半轴锁紧螺母稳定杆连杆与稳定杆拧紧机单元，拧紧机采用阿*拧紧枪进行拧紧；横臂、下臂与制动角拧紧机单元，拧紧机采用ABB机器人进行拧紧；左半轴与主减速器拧紧机单元，拧紧机采用码头拧紧枪进行拧紧；上臂下臂与后副车架拧紧机单元，拧紧机采用博世拧紧轴进行拧紧。

. 总结
西门子S7-1500PLC 产品结合TIA博途软件在汽车后悬架总成装配线的成功应用，进一步证明S7-1500PLC 产品结合TIA博途软件高效性、易用性、灵活性、开放性和可靠性等优良性能不仅缩短了项目调试周期，减少了项目实施成本，而且降低了生产故障发生率，提升了客户的生产效率，节约了产品的生产成本。

深度解析：西门子S7-1500PLC在抛光机工艺中的应用

项目背景

       传统的抛光加工，一般采用手工打磨，不能适应现代多品种、小批量的生产要求，一般手工作业不仅费时费力、工作效率低下，产品*性差，且操作环境恶劣，粉尘也严重影响工人的健康亟待改进。

       随着机械工业的发展，顾客对产品外形和表面质量要求的不断提高，抛光越来越广泛地应用在工业及民用产品上。采用新型的机器人抛光系统要比普通手工抛光更能保证加工精度，使加工效率大大提高，工人工作环境得到改善，同时为复杂空间曲面的加工开辟了一条更*的途径。

行业工艺流程
       行李架工艺流程抛光的加工工艺流程如下，其中手工抛光用于抛产品的两端头、机器人抛光用于抛产品的本体：

       半成品→抛光前检验→手工抛光→机器人自动抛光→抛光后检验

       饰条类工艺流程抛光的加工工艺流程如下，其中手工抛光用于抛产品的两端头、机器人抛光用于抛产品的本体：

       半成品→抛光前检验→手工抛光→机器人自动抛光→抛光后检验

      设备布局：包括机械人抛光区、工位器具，工装区，人工补抛区，产品暂存区，布置合理整体设备符合人机工程设计

解决方案
       机器人抛光机设备可采用西门子S7-1500安全型PLC、西门子触摸屏12寸屏、G120系列变频器、V90伺服驱动装置和KUKA机器人制造厂家重载机器人构成，并且采用中央机架扩展配置，该系统*采用基于PROFINET网络的分布式I/O系统，与机器人控制器也采用PROFINET通讯方式，克服了传统方案的缺点。

PLC 控制系统中S7-1500产品主要特点

1) 西门子公司新一代S7-1500集成了运动控制、工业信息安全和故障安全功能， 强大的CPU模块功能可供用户使用的充足的资源。

2) 从硬件方面说S7-1500PLC的处理速度更快，联网能力更强，诊断能力和安全性更高，不仅可节省成本，提高生产效率，而且安全可靠，维护简单方便，真正成为工厂客户和现场维护人员的控制器。

3) S7-1500PLC的组态和编程效率更高，信息采集和查看更方便，这也是工程设计人员的福音。由于S7-1500PLC是无缝集成到TIA博途软件中，无论是硬件组态、网络连接和上位组态，还是软件编程，其操作均简单快捷。

系统网络结构
      机器人抛光机设备的PLC控制系统主要有S7-1500F作为主站，将ET200MP分布式I/O系统、编码器、变频器、伺服驱动器V90、触摸屏、机器人控制器集成到安全可靠地PROFINET网络中

 S7-1500通过PROFINET通讯控制旋转工作台以及旋转工装的伺服驱动器。

       S7-1500运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象，并拥有轴控制面板以及全面的在线和诊断功能，有助于轻松完成驱动装置的调试和优化工作。旋转工作台以及工装旋转采用的是西门子V90伺服驱动器，控制方式采用的是S7-1500通过PROFINET总线连接驱动及编码器，单个驱动装置连接

 S7-1500通过PROFINET通讯控制抛光机的变频器

       抛光机采用的是西门子G120系列变频器，控制方式采用的是S7-1500通过PROFINET总线连接驱动器。

       S7-1500通过PROFINET通讯控制抛光机器人

       抛光机器人采用的库卡制造厂家重载机器人，该机为6轴关节式机器人。以西门子PLC为核心，结合KUKA机器人 KRC4控制柜设计了PROFINET通讯系统如图六所示。在该系统中,采用西门子S7-1500PLC作为主站，KRC4控制柜作为从站用来控制机械臂的运动和状态。KRC4控制柜通过KLI接口与西门子交换机（SCALANCE）相连接，系统总线采用RJ45插头的双绞线。系统工作时，上级控制器S7-1500PLC通过外部自动运行接口向机器人控制系统发送机器人进程的相关信息：运行许可，故障确认，程序启动等。机器人控制系统向上级控制器S7-1500PLC发送运行状态与故障状态的相关信息。PC作为组态和监控的控制器对KRC4控制柜的PROFINET选项进行配置，并对PLC进行项目组态和运行状态的监控。

总结：基于PROFINET通讯协议的系统解决方案可以实现KUKA机器人、伺服驱动器、变频器以及触摸屏与西门子S7-1500PLC的通讯，其通讯速度快，抗*力强，信号十分稳定。通讯连接简单，不需要安装通讯模块，减少了硬件的配置。并且很好的解决了在实际工程中经常出现的数据传输慢、经常断网的问题，优化了生产线的通讯结构，提高了生产的稳定性和生产效率。      

S7-1500 系列控制器采用 V2.0 版固件的新亮点
SIMATIC S7-1500 的运动控制  
新的工艺对象
OutputCam 
根据位置切换数字量输出（持续一段特定的距离或时间）
具有或不具有通过数字量输出控制实时 OutputCam 的功能（软件 OutputCam）
多个 OutputCam 可链接（与/或）
CamTrack（一个 DQ 可控制多达 32 个 OutputCam）
 

MeasuringInput（精确捕获产品中特定事件的位置（信号沿） 

改进轴运动控制功能
 

工艺 – S7-1500 的运动控制

其它功能
运行时可禁用闭环位置控制 
运行过程中可启用/禁用位置控制 
可调整速度控制等效时间 
用于专家的优化功能
降低启用位置控制后的加加速度 
所选的物理轴单位存储在轴 DB 中 
可通过程序或 HMI 读取
面板可显示正确的单位 
MC_Home 输出回原点的位置  
允许使用带有距离编码参考标记的编码器 

SIMATIC S7-1500 – 灵活使用运动控制资源

寻找适合的 CPU – 示例

包含定位轴和凸轮开关的资源消耗示例
• 消耗：     2200 个运动控制资源
• 适合的 CPU： 1515、1516、1517 和 1518

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