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：
托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型設(shè)計托輥生產(chǎn)過程中，托輥軸加工生產(chǎn)線的自動化控制子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]托輥生產(chǎn)的軸加工設(shè)備中，因為同時涉及到過程控制技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)兩個領(lǐng) 域，托輥軸的長度較長還要實現(xiàn)兩端同時加工，現(xiàn)有的托輥生產(chǎn)大部分采用的是每一道加 工工序安排一名工人操作一臺機(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)是托輥自動化生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)當(dāng)中的軸加工線控制子 統(tǒng)統(tǒng)，主要用來實現(xiàn)軸加工線生產(chǎn)作業(yè)自動化所必需的電氣控制和狀態(tài)監(jiān)控。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型主要解決了軸加工生產(chǎn)線工作過程的自動化控制，實現(xiàn)了軸加工生產(chǎn) 線生產(chǎn)過程每一道工序的工件上下料和加床之間的工件輸送采用機(jī)械手自動完成，很大程 度的提聞了生廣效率和廣品質(zhì)量。[0004]本實用新型采用了如下技術(shù)方案軸加工線控制子系統(tǒng)采用集中控制模式，設(shè)有 一臺集中控制主站進(jìn)行控制；每一臺加工設(shè)備均設(shè)有上料機(jī)械手和下料機(jī)械手，整個軸加 工線的能夠?qū)崿F(xiàn)無人化全自動生產(chǎn)加工；[0005]其主要包括四個設(shè)備電氣控制站和一個機(jī)器人控制站，所述的四個設(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 述的一個機(jī)器人控制站是軸加工線搬運機(jī)器人控制從站；[0006]四個設(shè)備電氣控制站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，四個設(shè)備電氣控制站和一個機(jī)器 人控制站均有手動和自動兩種工作模式，在自動工作模式下，托輥生產(chǎn)過程中整個軸加工 過程采用無人化全自動生產(chǎn)加工；[0007]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；[0008]四個設(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、檢測單元和執(zhí)行 單元構(gòu)成，所述的檢測單元和執(zhí)行單元主要包括機(jī)床伺服驅(qū)動器、變頻器、上料機(jī)械手伺服 驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、夾具編碼裝置和I/o模塊；PLC控制器、人機(jī)界面、檢測單 元和執(zhí)行單元之間采用現(xiàn)場總線依次連接；[0009]軸加工生產(chǎn)線的電氣系統(tǒng)采用集中控制模式，設(shè)有一臺集中控制主站進(jìn)行控制； 所述的四個電氣控制站其中任意一個均可以作為集中控制主站使用，其他三個電氣控制站 和一個機(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；四個電氣控制站和一個機(jī)器人控制站均有手動和自動兩種工作模式，在自動 工作模式下，托輥生產(chǎn)過程中整個軸加工過程采用無人化全自動生產(chǎn)作業(yè)。[0010]生產(chǎn)線在進(jìn)行加工之前首先會進(jìn)行夾具編碼檢驗，確認(rèn)每一個夾具的安裝位置和夾具所對應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格；確保了夾具安裝過程中不會出現(xiàn)因人為錯誤而帶來的不良后果。[0011]上述四個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)。[0012]所述的軟件系統(tǒng)是存儲與控制器中用于托輥軸加工裝配線各設(shè)備動作的程序指 令，為了滿足電氣控制部件對生產(chǎn)線設(shè)備控制的自動化，存儲于控制器中的軟件系統(tǒng)采用 模塊化設(shè)計，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機(jī)器人從站功能塊。[0013]
[0014]附圖1 :軸加工線自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。[0015]具體實施方式
[0016]本實用新型以切軸控制站作為集中控制主站進(jìn)行說明，四個電氣控制站的PLC控 制器以及軸加工線搬運機(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。[0017]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)動器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動器、上料裝置伺服驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、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) 動器及變頻器之間采用現(xiàn)場總線依次連接。[0018]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IlKW通用變頻器，I/O模塊采用 32DI與32D0各兩個；[0019]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，實現(xiàn)信息交換，同時PLC控制器通過現(xiàn)場總線(PR0FIBUS)依次連接 各個模塊，具體實施方法是[0020]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，減少了過多連接線所帶來的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場布線簡單易[0021 ] 2、為了保證托輥軸送料時的輸送精度，切軸機(jī)床安裝有光電檢測開關(guān)來檢測送料 到位型號，通過判斷光電開關(guān)的送料到位信號，PLC控制器對送料伺服電機(jī)進(jìn)行送料運行控 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；[0022]3、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運行通過繼電器控制，繼電器的線圈以 及各種電磁閥均受I/o模塊的輸出信號控制。[0023]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 器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服 驅(qū)動器、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)動器及變頻器之間采用現(xiàn)場總線依次連接；[0024]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，I/O模 塊采用32DI與32D0各一個；[0025]太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個RJ45接口一個連接集中控制主站的PLC控制器通訊模 塊，另一個連接銑槽扁控制從站，與集中控制主站及其他控制從站實現(xiàn)信息交換；同時PLC控制器通過現(xiàn)場總線(PR0FIBUS)依次連接各個模塊，具體實施方法是[0026]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，減少了過多連接線所帶來的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場布線簡單易 行。[0027]2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運行通過繼電器控制，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。[0028]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)動器、垂直徑向進(jìn)給伺服驅(qū)動器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動器、上料機(jī) 械手伺服驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、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)動器及變頻器之間采用現(xiàn)場總線 依次連接。[0029]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，I/O模 塊采用32DI與32D0各兩個；[0030]太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個RJ45接口一個連接集中控制主站的PLC控制器通訊模 塊，另一個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現(xiàn)信息交換；同時 PLC控制器通過現(xiàn)場總線(PR0FIBUS)依次連接各個模塊，具體實施方法是[0031]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，減少了過多連接線所帶來的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場布線簡單易 行。[0032]2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運行通過繼電器控制，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。[0033]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)動器、軸向進(jìn)給伺服驅(qū)動器、軸向調(diào)整伺服驅(qū)動器、徑向調(diào)整伺服驅(qū)動器、上料機(jī) 械手伺服驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、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)動器之間采用現(xiàn)場總線依次連 接；因為車擋圈槽機(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。[0034]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，I/O模 塊采用32DI與32D0各兩個；[0035]太網(wǎng)模塊CP343-1的兩個RJ45接口其中一個連接銑槽扁控制從站，與集中控制主 站及其他控制從站實現(xiàn)信息交換；同時PLC控制器通過現(xiàn)場總線(PR0FIBUS)依次連接各個 模塊，具體實施方法是[0036]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，減少了過多連接線所帶來的不穩(wěn)定性，現(xiàn)場布線簡單易 行。[0037]2、設(shè)備配置有液壓裝置，液壓裝置的電機(jī)運行通過繼電器控制，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)，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)有一臺集中控制主站進(jìn)行控制；每一臺加工設(shè)備均設(shè)有上料機(jī)械手和下料機(jī)械手,整個軸加工線的能夠?qū)崿F(xiàn)無人化全自動生產(chǎn)加工；其主要包括四個設(shè)備電氣控制站和一個機(jī)器人控制站，所述的四個設(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；所述的一個機(jī)器人控制站是軸加工線搬運機(jī)器人控制從站。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，其特征在于四個設(shè)備電氣控制站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，四個設(shè)備電氣控制站和一個機(jī)器人控制站均有手動和自動兩種工作模式，在自動工作模式下，托輥生產(chǎn)過程中整個軸加工過程采用無人化全自動生產(chǎn)加工。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，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1所述的托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，其特征在于四個設(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、檢測單元和執(zhí)行單元構(gòu)成，所述的檢測單元和執(zhí)行單元主要包括機(jī)床伺服驅(qū)動器、變頻器、上料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、下料機(jī)械手伺服驅(qū)動器、夾具編碼裝置和I/O模塊；PLC控制器、人機(jī)界面、檢測單元和執(zhí)行單元之間采用現(xiàn)場總線依次連接。
專利摘要一種托輥生產(chǎn)線的軸加工線控制子系統(tǒng)，主要解決了軸加工生產(chǎn)線工作過程的自動化控制和狀態(tài)監(jiān)控。主要包括四個電氣控制站和一個機(jī)器人控制器，所述的四個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；所述的一個機(jī)器人控制站是軸加工線搬運機(jī)器人控制從站。
文檔編號G05B19/414GK202837958SQ201220472868
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
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