汽车门饰条生产线自动化集成系统关键部分的设计

作     者：段铭哲 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马秀清;赵德强

授予年度：2020年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：汽车门饰条 自动控制系统 自动引导小车 仿真调试 

摘      要：汽车门饰条是汽车内饰的重要组成部分,作为车门的装饰件,其制品质量的高低会直接影响汽车内饰整体的装饰效果。传统的门饰条生产线为人工生产线,人工成本的日益增加以及生产中存在的诸多问题,极大限制了企业的发展。因此,设计一套汽车门饰条生产线自动化集成控制系统具有重要的现实意义。本课题以PLC为控制核心,使用AGV进行物料运输,并通过线性机械手将生产线中各工站连接起来组成自动化生产线。具体研究内容及结论如下:（1）通过对汽车门饰条人工生产线的工艺流程和存在问题的分析,结合设计原则与工艺要求,提出了一种以AGV运送物料,线性机械手进行上下料的汽车门饰条自动化生产工艺。随后按照工艺流程对自动化生产线进行了整体布局设计。根据生产线控制功能及要求,确定了以PLC为主控制设备,通过工业以太网和硬接线技术进行信号传输的控制方案。（2）根据各工站及设备在生产线中的动作需求,完成了相关机械结构设计和气动系统的设计,并利用Inventor软件完成了生产线的三维建模。通过Visual Components软件,完成生产线工艺仿真模拟。仿真结果表明生产线各工站及设备布局合理,无运动干涉问题,验证了各工站及设备结构设计及布局的合理性。（3）根据AGV生产安全需要,完成了膜片冲切车间的改造,并提出了 AGV物料流转工艺流程。通过对AGV小车的引导方式、车身类型、控制系统、充电系统的确认,选择使用二维码引导的背负升降型AGV;并通过AGV安全需求分析,选用激光式避障传感器。随后根据车间设备摆放布局和生产工艺需求,完成了膜片冲切车间和注塑成型车间之间的物料流转路径设计;最后结合企业的实际生产需求,确定了 AGV小车的所需数量。（4）依据控制系统I/O信号点数选择以S7-1200作为主控制设备。随后根据各工站及设备的电源需求情况,设计主电路进线电源为单向二线制,提供220V交流电压。控制电路由PLC电源模块和开关电源供电,提供24V直流电压。系统软件采取模块化结构设计,将门饰条自动化控制系统分为自动程序、手动程序、报警程序等若干子程序,并使用梯形图语言编写。使用机械手示教器中内置编程软件完成控制程序编写。使用WinCC软件完成人机界面设计。（5）使用PLC SIM软件对程序进行调试,对程序中不合理处进行修改。随后在现场进行安装调试,对生产线的实际生产能力进行检测。结果表明所设计的系统能够安全稳定的完成企业的生产要求。