学位论文-—汽车轮胎组装电控系统的设计.doc

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1、汽车轮胎组装电控系统的设计【摘要】：千里之行始于足下，作为汽车行驶的四只脚，汽车轮胎的重要性不言而喻。轮胎性能的优劣直接影响到车辆的性能，因而轮胎组装系统是关系到轮胎产品质量的关键工艺装备。随着工控技术的发展，越来越多的人机界面（HMI）产品被应用到工业生产控制中，实现了可编程序控制器（PLC）的人机交互问题。本文先是深入浅出的介绍了西门子PLC以及HMI的基础知识，然后融会贯通，利用触摸屏控制技术设计了轮胎组装电气控制系统，省时省力、操作简单、安全可靠，符合汽车行业的发展趋势。本设计在HMI组态软件WinCCfle

2、xible里制作控制系统界面，在西门子S7-300PLC编程软件STEP7里进行编程与仿真，通过现场总线将触摸屏与PLC进行连接，在触摸屏上对轮胎组装的部分主要动作进行控制与监控。基本达到了实时性、逼真性和可操作性的要求。【关键词】：PLC；人机界面；触摸屏；WinCCflexible软件1.轮胎组装生产线的工艺流程整条线包括：轮胎纳入、轮胎组装、轮胎充气、反弹力检测、动平衡检测效正和轮胎码放六道工序工艺流程如图1所示：图1工艺流程图（1）轮胎纳入本工序要求工作人员按预定的序号把轮胎和轮毂放到生产线传送带上，同时将序

3、号输入到触摸屏，整条生产线的每一道工序都要严格按此顺序生产。在这道工序中控制分为传送带的控制和序号的输入，传送带采用S7-300PLC控制，序号的输入由西门子TP177B触摸屏完成，并在触摸屏中编辑了传送带电机的过载报警信息。（2）轮胎组装所谓轮胎组装是将纳入区传送过来的轮胎和轮毂自动的组装在一起并传送到下一工序.在此处轮胎由专门设计的传送装置送入装胎机，装胎机内设有卡盘固定轮毂并能测量轮毂的尺寸已确定型号并和纳入区传来的序号比较如相同开始组装，不同则停机报警。组装过程是由一套液压气动装置完成。控制信号由现场总线传入

4、S7-300PLC并由其驱动现场个个执行器协调动作完成组装，轮胎的传送装置由变频器控制速度可由工作人员按生产要求适当调节以控制生产的速度。此工序设手动自动两种控制方式，自动控制由PLC程序自动完成，触摸屏进行监控，触摸屏采用西门子TP177B。手动控制的各个部分均在触摸屏中编辑了控制按钮以便调试和维修。装胎机结构图如图2图2装胎机结构图（3）轮胎充气车轮总成自动装配线充气机是在车轮装配过程中，利用传送链将轮胎总成输送到充气工位进行定位后，液压系统将一定量的气压自动充入轮胎，并将轮胎转入下一个工位的集机、电、液一体化的

5、自动充气装置。本装置整个工作过程均由PLC、A/D模块电控系统控制，自动化程度高，操作简便，充气压力稳定，工作可靠。本工序同样要进行型号的选择与设定比较如果不同要停机报警。在本工序同样有手动自动两种方式控制。自动方式由触摸屏进行监控，生产数据和报警情况均显示在触摸屏上。手动方式共调试和维修使用，在触摸屏上编辑了相应的控制按钮。（4）反弹测试反弹力的大小，如超出设定范围则视为不合格。该工序主要有两部分组成一部分是模仿路面的伺服控制系统模仿路面并给轮胎施加一定压力，另一部分是驱动轮胎旋转部分，此处为伺服电机驱动。（5）动

6、平衡轮胎的动平衡参数是轮胎参数中最重要的参数之一，直接关系轮胎的质量好坏。所以此道工序至关重要。此处主要设备为平衡机，还有一些效正补偿的辅助装置组成。（6）轮胎的码放此道工序主要是将做好的轮胎五条为一组码放整齐，以便运输。主要设备包括一台码胎机和传送带由于比较简单所以采用S7-300PLC就可实现。由于实验设备有限以及本人水平有限，只实现（1）、（2）轮胎纳入和组装的部分主要动作。动作过程如下：人工把轮胎和轮毂放在传送小车上（轮胎在下，轮毂在上），按下启动按钮后，小车向前走，到达装胎机正下方后停止前进，装胎头下降当碰

7、到轮毂时，按压器下降收紧，按住轮毂，然后伺服电机带动机械装置，将轮毂旋转装入轮胎。按压器收回，装胎头上升。小车继续前进，计数器计数，每五个为一组。2系统硬件2.1硬件选型根据实际的控制要求，采用触摸屏控制与手动控制并用的控制方式。PLC选用西门子S7-300，CPU型号S7315F-DP，电源模块PS307，输入模块QX80，输出模块4块直流24V，继电器输出。触摸屏选用西门子TP177B.TP177B，通用的触摸面板，满足PROFIBUSDP或ROFINET各种应用环境。并且易于使用，可靠，低维护，可报警，满足控制

8、要求，所以选择西门子HMI设备中的TP177B。图3所示为TP177B正面图。图3TP177B的正面图2.2硬件连接本系统硬件连接分为两个阶段：组态阶段和运行阶段。在进行项目组态阶段，触摸屏TP177B与计算机通过以太网连接。利用串口电缆连接，实现对触摸屏组态、程序下载和测试等。在设备运行阶段，触摸屏TP177B与PLC通过以太网连接。利用MP