專利名稱：托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及托輥生產(chǎn)過(guò)程中，托輥軸加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
托輥生產(chǎn)的軸加工設(shè)備中，因?yàn)橥瑫r(shí)涉及到過(guò)程控制技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)兩個(gè)領(lǐng)域，托輥軸的長(zhǎng)度較長(zhǎng)還要實(shí)現(xiàn)兩端同時(shí)加工，現(xiàn)有的托輥生產(chǎn)大部分采用的是每一道加エエ序安排一名工人操作一臺(tái)機(jī)器，這種方式生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，還需要大量的人力。自動(dòng)化軸加工生產(chǎn)線可以很大的提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，符合現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需要。軸加工線控制子系統(tǒng)是托輥?zhàn)詣?dòng)化生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)當(dāng)中的軸加工線控制子統(tǒng)統(tǒng)，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸加工線生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化所必需的電氣控制和狀態(tài)監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決了軸加工生產(chǎn)線工作過(guò)程的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了軸加工生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程每一道エ序的エ件上下料和加床之間的エ件輸送采用機(jī)械手自動(dòng)完成，很大程度的提聞了生廣效率和廣品質(zhì)量。托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，主要分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)共有四個(gè)電氣控制站和ー個(gè)機(jī)器人控制站組成，所述的四個(gè)電氣控制站是集中控制主站、鉆中心孔控制從站、銑槽扁控制從站、車外圓及擋圈曹控制從站；機(jī)器人控制站是軸加工線搬運(yùn)機(jī)器人控制從站。四個(gè)設(shè)備電氣控制站都包含有PLC控制器、人機(jī)界面、檢測(cè)單元和執(zhí)行単元，檢測(cè)單元和執(zhí)行單元主要包括機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)、上下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)、I/O模塊和變頻器；四個(gè)電氣控制站以及機(jī)器人控制站之間均通過(guò)以太網(wǎng)(PR0FINET)進(jìn)行通訊。軸加工生產(chǎn)線的電氣系統(tǒng)采用集中控制模式，設(shè)有一臺(tái)集中控制主站進(jìn)行控制；所述的四個(gè)電氣控制站其中任意一個(gè)均可以作為集中控制主站使用，其他三個(gè)電氣控制站和一個(gè)機(jī)器人控制站作為控制從站；軸加工線所有電氣設(shè)備均受集中控制主站的指令控制和狀態(tài)監(jiān)控；四個(gè)電氣控制站和一個(gè)機(jī)器人控制站均有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，在自動(dòng)工作模式下，托輥生產(chǎn)過(guò)程中整個(gè)軸加工過(guò)程采用無(wú)人化全自動(dòng)生產(chǎn)作業(yè)。軸加工裝配線所有設(shè)備的エ裝夾具均安裝有數(shù)字編碼裝置，該裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線與所在機(jī)床的電氣控制站進(jìn)行連接，所有エ裝夾具的編碼具有唯一性；生產(chǎn)線在進(jìn)行加工之前首先會(huì)進(jìn)行夾具編碼檢驗(yàn)，確認(rèn)每ー個(gè)夾具的安裝位置和夾具所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格；確保了夾具安裝過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)因人為錯(cuò)誤而帶來(lái)的不良后果。上述四個(gè)電氣控制站硬件系統(tǒng)的電器元件、部件選用西門子公司生產(chǎn)的通用電氣控制元器件；一個(gè)機(jī)器人控制站選用ABB公司生產(chǎn)的成套機(jī)器人系統(tǒng)。所述的軟件系統(tǒng)是存儲(chǔ)與控制器中用于托輥軸加工裝配線各設(shè)備動(dòng)作的程序指令，為了滿足電氣控制部件對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備控制的自動(dòng)化，存儲(chǔ)于控制器中的軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能劃分為集中控制主站功能塊、切軸功能塊、鉆中心孔從站功能塊、銑槽扁從站功能塊、車擋圈槽從站功能塊和軸搬運(yùn)機(jī)器人從站功能塊。


附圖I :軸加工線自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明以切軸控制站作為集中控制主站進(jìn)行說(shuō)明，四個(gè)電氣控制站的PLC控制器以及軸加工線搬運(yùn)機(jī)器人控制從站之間采用超五類UTP網(wǎng)線進(jìn)行以太網(wǎng)連接。第一，集中控制主站是由帶主站通訊模塊的PLC控制器、人機(jī)界面、切軸送料伺服驅(qū)動(dòng)器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、上料裝置伺服驅(qū)動(dòng)器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、切軸變頻器、夾具編碼裝置、I/o模塊組成；PLC控制器、人機(jī)界面、夾具編碼裝置、I/O模塊、各伺服驅(qū)動(dòng)器及變頻器之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線依次連接；
其中PLC控制器選用CPU 315T-2 DP,以太網(wǎng)模塊選用CP343-1，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)全部采用S120系列共8套，變頻器選用MM440系列IIKW通用變頻器，I/O模塊采用32DI與32D0各兩個(gè)；
以太網(wǎng)模塊選CP343-1的RJ45接口采用網(wǎng)線依次連接其他各電氣控制站的PLC控制器的以太網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)信息交換，同時(shí)PLC控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(PR0FIBUS)依次連接各個(gè)模塊，具體實(shí)施方法是
1、將各種模塊分別安裝在集中控制主站的電氣柜里，各模塊之間只需要一條PR0FIBUS總線與PLC控制器連接，減少了過(guò)多連接線所帶來(lái)的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)單易行；
2、為了保證托輥軸送料時(shí)的輸送精度，切軸機(jī)床安裝有光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)送料到位型號(hào)，通過(guò)判斷光電開(kāi)關(guān)的送料到位信號(hào)，PLC控制器對(duì)送料伺服電機(jī)進(jìn)行送料運(yùn)行控制，切軸機(jī)床以及上下料機(jī)械手的各種傳感器均連接到I/O模塊的輸入端；
3、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運(yùn)行通過(guò)繼電器控制，繼電器的線圈以及各種電磁閥均受I/O模塊的輸出信號(hào)控制。第二，鉆中心孔控制從站是由帶從站模塊的PLC控制器、人機(jī)界面、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、鉆頭旋轉(zhuǎn)變頻器、夾具編碼裝置、I/o模塊組成；PLC控制器、人機(jī)界面、夾具編碼裝置、I/O模塊、各伺服驅(qū)動(dòng)器及變頻器之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線依次連接；
其中PLC控制器選用CPU 315T-2 DP,以太網(wǎng)模塊選用CP343-1，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)全部采用S120系列共11套，變頻器選用MM440系列7. 5KW通用變頻器2臺(tái)，I/O模塊采用32DI與32D0各一個(gè)；
太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個(gè)RJ45接口一個(gè)連接集中控制主站的PLC控制器通訊模塊，另一個(gè)連接銑槽扁控制從站，與集中控制主站及其他控制從站實(shí)現(xiàn)信息交換；同時(shí)PLC控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(PR0FIBUS)依次連接各個(gè)模塊，具體實(shí)施方法是
1、將各種模塊分別安裝在鉆中心孔從站的電氣柜里，各模塊之間只需要一條PR0FIBUS總線與PLC控制器連接，減少了過(guò)多連接線所帶來(lái)的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)單易行；
2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運(yùn)行通過(guò)繼電器控制，繼電器的線圈以及各種電磁閥均受I/O模塊的輸出信號(hào)控制；鉆中心孔機(jī)床以及上下料機(jī)械手的各種傳感器均連接到I/O模塊的輸入端。第三、銑槽扁控制從站是由帶從站模塊的PLC控制器、人機(jī)界面、水平徑向進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器、垂直徑向進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、銑刀旋轉(zhuǎn)變頻器、夾具編碼裝置、I/o模塊組成；PLC控制器、人機(jī)界面、夾具編碼裝置、I/O模塊、各伺服驅(qū)動(dòng)器及變頻器之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線依次連接；
其中PLC控制器選用CPU 315T-2 DP,以太網(wǎng)模塊選用CP343-1，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)全部采用S120系列共15套，變頻器選用MM440系列5. 5KW通用變頻器4臺(tái)，I/O模塊采用32DI與32D0各兩個(gè)；
太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個(gè)RJ45接口一個(gè)連接集中控制主站的PLC控制器通訊模塊，另一個(gè)連接車擋圈曹控制從站，與集中控制主站及其他控制從站實(shí)現(xiàn)信息交換；同時(shí)PLC控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)依次連接各個(gè)模塊，具體實(shí)施方法是
1、將各種模塊分別安裝在鉆中心孔從站的電氣柜里，各模塊之間只需要一條PROFIBUS總線與PLC控制器連接，減少了過(guò)多連接線所帶來(lái)的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)單易行；
2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運(yùn)行通過(guò)繼電器控制，繼電器的線圈以及各種電磁閥均受I/O模塊的輸出信號(hào)控制；鉆中心孔機(jī)床以及上下料機(jī)械手的各種傳感器均連接到I/O模塊的輸入端。第四、車外圓及擋圈槽控制從站是由帶從站模塊的PLC控制器、人機(jī)界面、徑向進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器、軸向進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、工件旋轉(zhuǎn)變頻器、夾具編碼裝置、I/o模塊組成；PLC控制器、人機(jī)界面、夾具編碼裝置、I/O模塊、各伺服驅(qū)動(dòng)器之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線依次連接；因?yàn)檐嚀跞Σ蹤C(jī)床要完成車擋圈槽和車外圓兩道工序，所以機(jī)床兩端各安裝了一套換刀裝置，進(jìn)行車外圓刀具和車擋圈槽刀具的更換；
其中PLC控制器選用CPU 315T-2 DP，以太網(wǎng)模塊選用CP343-1，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)全部采用S120系列共13套，變頻器選用MM440系列5. 5KW通用變頻器I臺(tái)，I/O模塊采用32DI與32D0各兩個(gè)；
太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個(gè)RJ45接口其中一個(gè)連接銑槽扁控制從站，與集中控制主站及其他控制從站實(shí)現(xiàn)信息交換；同時(shí)PLC控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)依次連接各個(gè)模塊，具體實(shí)施方法是
I、將各種模塊分別安裝在鉆中心孔從站的電氣柜里，各模塊之間只需要一條PROFIBUS總線與PLC控制器連接，減少了過(guò)多連接線所帶來(lái)的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)單易行；
2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運(yùn)行通過(guò)繼電器控制，繼電器的線圈以及各種電磁閥均受I/O模塊的輸出信號(hào)控制；鉆中心孔機(jī)床以及上下料機(jī)械手的各種傳感器均連接到I/O模塊的輸入端。
權(quán)利要求
1.托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，主要分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其特征在于軸加工線控制子系統(tǒng)采用集中控制模式，設(shè)有一臺(tái)集中控制主站進(jìn)行控制；每一臺(tái)加工設(shè)備均設(shè)有上料機(jī)械手和下料機(jī)械手，整個(gè)軸加工線的能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人化全自動(dòng)生產(chǎn)加工； 其主要包括硬件系統(tǒng)共有四個(gè)設(shè)備電氣控制站和一個(gè)機(jī)器人控制站，所述的四個(gè)設(shè)備電氣控制站是集中控制主站、鉆中心孔控制從站、銑槽扁控制從站、車外圓及擋圈槽控制從站；所述的一個(gè)機(jī)器人控制站是軸加工線搬運(yùn)機(jī)器人控制從站；軟件系統(tǒng)是存儲(chǔ)于控制器中用于托輥軸加工裝配線各設(shè)備動(dòng)作的程序指令模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于四個(gè)設(shè)備電氣控制站之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，四個(gè)設(shè)備電氣控制站和一個(gè)機(jī)器人控制站均有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，在自動(dòng)工作模式下,托輥生產(chǎn)過(guò)程中整個(gè)軸加工過(guò)程采用無(wú)人化全自動(dòng)生產(chǎn)加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于軸加工線所有設(shè)備的工裝夾具均安裝有電子編碼裝置，該裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線與所在機(jī)床的電氣控制站進(jìn)行連接，所有工裝夾具的編碼具有唯一性。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于四個(gè)設(shè)備電氣控制站分別由PLC控制器、人機(jī)界面、以太網(wǎng)模塊、各種檢測(cè)單元和執(zhí)行單元構(gòu)成，所述的檢測(cè)單元和執(zhí)行單元主要包括各種機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、夾具編碼裝置、I/O模塊等；PLC控制器、人機(jī)界面、檢測(cè)單元和執(zhí)行單元之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線依次連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的軟件系統(tǒng)是存儲(chǔ)于控制器中用于托輥軸加工裝配線各設(shè)備動(dòng)作的程序指令，為了滿足電氣控制部件對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備控制的自動(dòng)化，存儲(chǔ)于控制器中的軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能劃分為集中控制主站功能塊、切軸功能塊、鉆中心孔從站功能塊、銑槽扁從站功能塊、車擋圈槽從站功能塊和軸搬運(yùn)機(jī)器人從站功能塊。
全文摘要
托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，主要解決了軸加工生產(chǎn)線工作過(guò)程的自動(dòng)化控制和狀態(tài)監(jiān)控，主要分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。所述的硬件系統(tǒng)主要包括四個(gè)電氣控制站和一個(gè)機(jī)器人控制器，所述的四個(gè)電氣控制站是集中控制主站、鉆中心孔控制從站、銑槽扁控制從站、車外圓及擋圈曹控制從站；所述的一個(gè)機(jī)器人控制站是軸加工線搬運(yùn)機(jī)器人控制從站。所述的軟件系統(tǒng)是存儲(chǔ)與控制器中用于托輥軸加工裝配線各設(shè)備動(dòng)作的程序指令，軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能劃分為集中控制主站功能塊、切軸功能塊、鉆中心孔從站功能塊、銑槽扁從站功能塊、車擋圈槽從站功能塊和軸搬運(yùn)機(jī)器人從站功能塊。
文檔編號(hào)G05B19/414GK102866673SQ20121034384
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
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