CN102854864A - 托辊自动化生产线集中控制系统 - Google Patents
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Abstract
托辊自动化生产线集中控制系统，主要用于托辊生产过程中的自动化集中控制。使用一台集中控制器通过工业以太网通讯实现一主五辅共六条生产线子系统的集中控制；每条生产线都设有控制子系统并通过光纤环网与集中控制器连接，各生产线控制子系统分别通过工业以太网连接相应的若干个设备控制器，同时每一台设备控制器分别连接有相应的检测单元和执行单元；整个托辊生产线所有电气设备均受集中控制器的指令控制和状态监控。
Description
技术领域
托辊自动化生产线集中控制系统，主要用于托辊生产过程中的自动化集中控制和实时状态监控。
背景技术
一条完整的托辊自动化生产线主要包括一主五附六条子生产线，一条主线是管加工及装配主线，五条辅线分别是轴加工线、轴承座组装线、密封组装线、自动喷涂线和轴承座冲压线，每条生产线分别有有若干个设备控制器进行设备控制。在现有技术中，的电气控制系统大多采用每台设备单独控制，或每条子线单独控制，只能做到单台设备或者单条自生产线的自动化，不能实现整个生产过程的集中控制，和整个生产过程的高度自动化。
发明内容
针对以上问题，本发明主要解决了托辊生产线电气控制系统的集中控制以及整个托辊生产过程中全部流程的自动化作业。本发明采用了如下技术方案：使用一台集中控制器通过光纤环网的通讯模式实现一主五辅共六条生产线子系统的集中控制；每条生产线都设有控制子系统并通过光纤环网与集中控制器连接，各生产线控制子系统分别通过工业以太网连接相应的若干个设备控制器，同时每一台设备控制器分别连接有相应的检测单元和执行单元。
所有设备检测单元的设备状态数据首先反馈到各个设备控制器，由设备控制器调用，同时集中控制器通过通讯网络读取所有设备控制器的设备状态数据并进行汇总。通过集中控制器发出的各种指令输送到各控制子系统、设备控制器后，设备控制器根据指令信息和设备检测单元读取的设备状态数据来控制各执行单元进行生产加工。
托辊生产线集中控制系统还设有监控系统、操作员站、工程师站、远程客户端等管理终端，监控系统、操作员站、工程师站、远程客户端通过以太网与集中控制器连接。监控系统通过集中控制器读取生产线所有设备检测单元的数据状态，监控软件根据检测单元的数据状态进行生产线的动态仿真演示、状态列表生成，并最终在监控大屏幕显示器上显示出来。操作员站和工程师站主要完成正常的生产加工控制、设备调试，远程客户端可以通过以太网对集中控制器进行远程状态查询、指令发布。
管加工装配线和轴加工线各机器设备均配有上料机械手和下料机械手进行托辊管和托辊轴的自动上下料，每台机械手各有三个伺服电机作为动力装置，上料机械手和下料机械手的伺服电机同时受所在机器设备的控制器控制，在一台设备的生产加工完成以后，由下料机械手将加工完成的工件取下并送到下一个加工工序，再由上料机械手重新抓取一个待加工的工件进行上料。主线与各条附线之间均由数控精确输送机进行物料输送。
喷涂生产线采用了托辊上料定位台对托辊进行定位，喷涂悬挂链安装弹簧夹具并在运行弹簧夹具到定位好的托辊位置时，由卡簧夹具推进装置进行装夹的方式实现了喷涂生产线的自动上料，下料采用了与成品物流输送装置相连接的下料过度台与卡簧夹具松开装置相配合实现了喷涂生产线的自动下料。
附图说明：
附图1：托辊生产线集中控制系统整体结构图；
附图2：托辊生产线集中控制系统管理层结构图；
附图3：托辊生产线集中控制系统控制层结构图；
附图4：托辊生产线集中控制系统现场层结构图。
实施方式：
托辊生产线集中控制系统的控制网络共分为管理层和控制层和现场层，管理层和控制层以集中控制器为中心进行数据交换，集中控制器即作为整个托辊生产线控制层的控制中心，又作为管理层的管理对象存在。管理层主要包括监控系统、操作员站、工程师站和远程客户端。控制层主要包括集中控制器、各主辅线控制子系统、设备控制器，现场层主要包括各设备的显示单元、检测单元、执行单元；选用工控机作为集中控制器，监控系统、操作员站、工程师站和远程客户端通过以太网连接到集中控制器，并根据各自的权限对集中控制器进行访问和控制。
生产线所有主要机床设备均设有一台西门子S7-300可编程控制器或三菱Q系列可编程控制器作为设备控制器，各机床设备控制器在控制各自机床电气系统的同时，还作为该机床单元上料机械手和下料机械手的控制器使用，这种控制方式既简化了机床设备和机械手之间的硬件连接、节约了硬件成本，也提高了电气控制的稳定性。
每条生产线从若干个设备控制器中选出一台作为控制子系统，每条生产线控制子系统并通过光纤环网与集中控制器进行数据通讯，光纤环网的通讯模式能够保证通讯网络的高稳定性和较高的效率。各生产线控制子系统分别通过工业以太网连接相应的若干个设备控制器，同时每一台设备控制器分别连接有若干检测单元和执行单元。
设备控制器根据集中控制器或生产线子系统发出的指令要求，在读取检测单元的各种设备状态数据后，将相应控制结果输出到执行单元进行设备控制，并将读取到检测单元的各种设备状态数据发送到生产线控制子系统及集中控制器。监控系统通过集中控制器实现对整个生产过程中全部的设备进行状态监控，通过组态软件在大屏幕上实现生产过程的实时动态演示，并通过数据库软件自动生成产品档案建立、生产线产品报表，实现产品质量检测、产品质量追索。
Claims (12)
1.托辊加工及装配生产线集中控制系统，其主要特征在于：一台集中控制器通过工业以太网通讯实现一主五辅共六条生产线子系统的集中控制，整个托辊生产线所有电气设备均受集中控制器的指令控制和状态监控，整个托辊生产的加工装配过程中达到无需人工干预的全自动化生产；
其主要包括：集中控制器、在线监控及动态演示子系统、管加工及装配线子系统、轴加工线子系统、轴承座组装线子系统、密封组装线子系统、自动喷涂线子系统和轴承座冲压线子系统。
2.根据权利要求1所述，其特征在于：每一条生产线控制子系统分别通过工业以太网连接该生产线各设备控制器，来完成生产线各设备的状态读取和指令下达，各设备控制器分别连接该设备的显示单元、检测单元、执行单元、I/O模块。
3.根据权利要求1所述，其特征在于：整个托辊生产线集中控制系统的分为共三层网络，分别是管理层、控制层和现场层；管理层主要包括监控系统、操作员站、工程师站、远程客户端几个部分，管理层的各设备通过以太网连接集中控制器；控制层主要包括集中控制器、各主辅线控制子系统、各设备控制器，控制层的集中控制器、各控制子系统和各设备控制器之间采用工业以太网进行数据通讯；现场层主要包括各设备的显示单元、检测单元、执行单元、I/O模块，现场层各单元与所对应的设备控制器之间采用现场总线依次连接。
4.根据权利要求3所述，其特征在于：集中控制系统具有夹具防错功能，生产线所有设备的工装夹具均安装有数字编码装置，该装置通过数据线与所在机床的电气控制站进行连接，所有工装夹具的编码具有唯一性；在进行生产作业之前，集中控制器首先会对所有工装夹具的数字编码进行验证。
5.根据权利要求3所述，其特征在于：管加工装配线和轴加工线各机器设备均配有上料机械手和下料机械手进行托辊管和托辊轴的自动上下料，每台机械手各有三个伺服电机作为动力装置，上料机械手和下料机械手的伺服电机同时受所在机器设备的控制器控制，主线与各条附线之间均由精确数控输送机进行物料输送。
6.根据权利要求3所述，其特征在于：所述检测单元为各种行程开关、传感器；所述执行单元为各种电磁阀、驱动器、继电器。
7.根据权利要求3所述，其特征在于：每一条生产线控制子系统及各设备控制器都可以进行手动和自动两种模式进行转换；当设备处于自动状态时，该设备受集中控制器机直接控制或通过生产线子系统间接控制；当设备处于手动状态时，该设备只能接受现场手动指令。
8.根据权利要求1所述，其特征在于：喷涂生产线采用了托辊上料定位台与卡簧夹具推进装置以及下料过度台与卡簧夹具松开装置，实现了喷涂生产线的自动上料和自动下料；自动上料和自动下料的电气部分分别由喷涂线控制子系统的上料模块和下料模块进行控制。
9.根据权利要求1所述，其特征在于：轴承座组装线与管加工及装配线的轴承座压装机床之间采用了两条精确数控输送机进行轴承座组装件的输送，两条精确数控输送机分别从轴承座组装线连接轴承座压装机床的两端，采用上下两层排列或水平平行排列结构。
10.根据权利要求1所述，其特征在于：密封组装线与管加工及装配线的密封压装机床之间采用了两条精确数控输送机进行密封组装件的输送，两条精确数控输送机分别从密封组装线连接密封压装机床的两端，采用上下两层排列或水平平行排列结构。
11.根据权利要求1所述，其特征在于：集中控制器分别采集各生产线控制子系统的数据进行状态监控，同时把相应的指令分配到各生产线控制子系统来完成个生产线的生产作业；监控系统、操作员站、工程师站和远程客户端通过以太网连接到集中控制器，并根据各自的权限对集中控制器进行访问和控制。
12. 根据权利要求1所述，其特征在于：监控系统通过集中控制器实现对整个生产过程中全部的设备进行状态监控，并通过组态软件在大屏幕上实现生产过程的实时动态演示，并通过数据库软件自动生成产品档案建立、生产线产品报表，实现产品质量检测、产品质量追索。
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