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汽車轉向泵是一種中高檔汽車的零部件，它由多種零件組成，需要借助不同的設備，按照一定的工序把它們組裝起來。在整個過程中，不僅要完成基本的裝配，還要對過程中諸如壓力、位移、時間等參數進行實時監控，以滿足工藝所提出的嚴格要求，保證裝配質量。汽車轉向泵自動裝配線就是完成上述功能的一組設備，它是由多個工位組成的一條流水生產線，每個工位分別由1臺可編程控制器控制，以實現不同的功能。
1 設備及工藝要求
整個裝配線共有12個工位，其工藝流程如圖1所示。
圖1 汽車轉向泵自動裝配線工藝流程圖
WS1.1工位用于把滾針軸承壓入端蓋孔內。其工作過程如下：先把端蓋放在壓臺上，再把滾針軸承放入壓頭槽內，然后同時撳下雙手按鈕，如果軸承方向正確，則夾具鎖緊，壓機下壓，否則，紅燈閃爍報警，壓機不工作，同時OP3操作面板上顯示有關錯誤信息。當壓機下壓時，系統啟動CoMoⅡ-S智能測量儀表，對壓力和位移進行檢測，如果結果合格，則綠燈亮，壓機退回，夾具松開，可以將零件轉入下道工序；如果結果不合格，則紅燈亮，按下復位按鈕后，夾具松開，取出零件，并讓它通過廢品確認檢測點，再放入廢品盒內，延遲數秒鐘以后，方能重復下次循環，每次裝配的結果都能以文本方式即時在OP3操作面板上顯示出來。
根據工藝要求，不僅最終壓力應控制在一定的范圍，壓入深度即位移量達到一定值，而且要求過程中的壓力和位移也應滿足一定的對應關系，不同的位移，對應的壓力應控制在一定的范圍，否則，加工出的零件不合格。為了能實時檢測壓力和位移，得出兩者間的在線關系曲線，并據此對過程作出評估，采用了Kistler的CoMoⅡ-S智能測量儀表。這種新型監測儀表，內置電荷和電壓放大器，可以同時采集壓力及位移傳感器兩路模擬輸入信號，自動選擇量程和不同的坐標及最佳刻度，得出測量曲線，具有閥值、容差帶、方框和終位等多種分析功能，可以根據需要選擇不同的組合對各種過程進行分析和監測，并能方便地與PLC接口。壓機及其它機構的動作全部由氣壓驅動，為使壓力平穩，選用了TOX氣液增力缸作為壓力元件，由電磁閥控制其升降。
2 系統設計
2.1 硬件組成
根據該工位輸入輸出信號的點數及控制要求，選用了性價比很高的SIEMENS S7-214 PLC作為控制核心，同時還擴展了一塊EM223數字量模塊，此外，系統還包括直流電源模塊，雙手操作按鈕控制模塊以及PLC編程用的與PC連接的PC/PPI電纜等，系統硬件結構如圖2所示。
圖2 系統硬件結構圖
為了實現人機對話功能，如系統狀態及變量顯示、參數修改等，還擴展了1臺OP3操作面板，它通過一根專用電纜與PLC的本機通訊口連接。
2.2 控制軟件設計
控制程序采
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號