拧紧装配线监控系统设计
技术分类:过程与先进控制 来源:www.c-cnc.com 发表时间:2008-06-15

  当前,国内各大汽车厂发动机装配中的几道关键工序,比如油底壳和上罩盖的装配,已普遍采用全自动多轴拧紧机。拧紧机安装在滑台上,一台PLC控制传送带的启停、工件的定位、滑台的伸缩及拧紧机的启动,而整个拧紧过程则由拧紧机内的计算机根据预置的工艺参数独立控制。这种系统的主要问题是工艺参数调整困难,无法进行快速、准确的质量分析,难以进行全面有效的生产管理和统计管理。针对以上问题,作者为一汽集团第二发动机厂设计了拧紧机监控管理系统,用一台工控机借助WINDOWS操作系统的多任务能力对油底壳和上罩盖两条拧紧装配线进行监控和管理,较好地解决了上述问题。该系统已从1997年开始正常运行。

1 系统硬件构成

  本系统以一台486工控机为核心,通过两个光电隔离RS232电流环串行口与两台拧紧机相连。硬件的基本配置如下:
  工控机:
  ①486DX100CPU
  ②8M RAM
  ③850M HD
  ④3”FD
  ⑤2串1并通讯口
  ⑥键盘和鼠标
  ⑦VGA彩色CRT
  一台500W UPS电源;
  一台中英文图文打印机。
  系统构成框图如图1所示。

图1 系统构成框图

2 系统功能

本系统的设计目标为:
  (1)拧紧工艺参数设定;
  (2)拧紧力矩曲线动态跟踪;
  (3)所有工件拧紧结果存储;
  (4)对可选范围内的工件进行质量分布和质量趋势分析;
  (5)年度和月度产量及合格率统计分析;
  (6)对任一工件,任一班组作业记录进行查询。
  该系统软件功能强大,是工厂进行全方位质量管理的有效工具,其核心是工件数据库管理系统。
  为实现上述设计目标,系统设置了系统管理、参数管理、曲线管理、质量管理、统计管理和班组管理等几组功能菜单,软件系统主画面如图2所示。

图2 系统主窗口示意图

  本系统软件采用WINDOWS多窗口设计技术,以主窗口提供系统功能菜单,而以若干个子窗口显示各台设备拧紧作业情况,在下部以一个状态窗口显示各台设备当班产量、合格率及时间,各台设备拧紧结果窗口为重叠式。系统功能菜单对各台设备是公用的,操作对象是顶层窗口对应的设备,欲对某台设备进行操作,只需将其对应的窗口变成顶层窗口即可。本系统功能较多,顶层菜单下一般还有多级子菜单,选择各菜单后一般会出现对应的对话框指示用户进行必要的选择或输入,确认后系统执行响应的功能。

2.1 系统管理
  该菜单下只有系统密码修改和操作员名单修改两项功能。
  本系统中对后面将要介绍的拧紧参数修改和拧紧结果修改(对返修件)功能实行密码保护,密码修改功能提供了必要情况下对密码进行修改的手段,该功能与一般系统中的旧密码核准和新密码输入对话框是一样的。
  操作员名单修改功能是为班组管理而设置的,使用该功能,系统管理员能设定和修改各台设备各班的操作员名单供操作员接班时选择自己的名字。操作员名单存储在一个单独的文件中。

2.2 参数管理
  本系统中各台拧紧机的工艺参数都可以分别在现场和管理机上修改。若操作员在现场修改参数,管理员会收到通知消息,并自动将修改后的参数传到管理机上存盘。管理员也可在本机上修改各台设备的工艺参数并下传至拧紧机使其立即起作用。由于工艺参数的重要性,因此不论是在现场还是在管理机上修改参数,都需要经过密码核实方可进行。工艺参数在拧紧机和管理机上同步更新并有参数合理性检验。各台设备的工艺参数都以文件的形式存在磁盘上并作为管理机判断拧紧结果是否合格的标准。

2.3 曲线管理
  本系统提供对各台拧紧机的任一轴的力矩/时间曲线和力矩/角度曲线(对有角度控制的系统)进行在线连续跟踪显示,存储和打印的功能,对存储曲线设置了显示,打印和删除功能。本功能是进行工艺参数调整,对螺孔及螺栓质量进行分析的有力工具。
  要进行曲线跟踪,首先要选择设备号和轴号,确认后会出现如图3所示的力矩/时间曲线和力矩/角度曲线(对有角度控制的系统)显示窗口,该窗口中带有存储和打印菜单。对于存储曲线显示功能则带有打印和删除功能菜单。

图3 力矩/时间曲线显示窗口

  随着拧紧过程的进行,窗口会实时画出跟踪曲线。拧紧结束后,最终力矩值和角度值会显示在曲线上方。此时如果想查看拧紧过程中任意时刻的力矩值,只需在力矩/时间曲线窗口上横向移动鼠标,则鼠标所在时刻所对应的力矩值和时间值即可显示在窗口上。而如果想查看对应某一角度的力矩值(对有角度控制的系统),则只需在力矩/角度曲线窗口上横向移动鼠标,即可查看任意角度时的力矩值。
  对于有典型意义的曲线可以存入磁盘或打印出来。

2.4 质量管理
  质量管理功能菜单中包括四项:质量分布直方图、质量趋势图、工件信息查询和工件数据修改,这些功能的实现都依赖于本系统的工件数据库系统。
  本系统对每台拧紧机分别建立了各自的工件数据库,每个工件都对应一条记录,每个数据

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