专利名称：发动机装配线模块化控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车生产装配技术领域，更具体地涉及一种发动机装配线模块化控制系统。
背景技术：
发动机是汽车领域技术最密集的关键部件，在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，汽车发动机装配线就显得尤为重要。汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此，每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。合理地规划发动机装配线可以更好地实现产品的高精度、高效率、高柔性和高质量。发动机装配，根据工艺参数(螺栓规格、数量、扭矩、角度等)的不同，需要使用不同种类的螺栓拧紧扳手，主要有电动扳手、系统扳手、扭力扳手等，而用户在保证品质要求的前提下，出于成本考虑，会选择不同品牌的产品，不同品牌的扳手，控制、使用方法各不相同。目前，为了满足不同客户的需求，多型号发动机混线生产已成为主流，不同的发动机型号，需要启用的控制对象(螺栓拧紧扮手)不同，如何实现快速正确切换，提高生产效率是必需解决课题。为保证装配品质，需要对每个控制对象(螺栓拧紧扳手)进行工作确认，以保证每个控制对象都已正常完成作业，防止漏装元件流出生产线，进入市场。作为生产线设计集成者，需要为不同的发动机型号启用不同的控制对象，并对其是否已经正确完成作业进行确认，防止漏装不良的发生；调用控制对象中预设的不同拧紧工艺参数，达到工艺要求，保证装配品质。目前做法，根据已知的发动机型号，逐一编写程序，启用该型号发动机需要的控制对象(螺栓拧紧扳手)；根据已知的不同品牌、功能的控制对象(螺栓拧紧扳手)采用不同的硬件连接，开发不同的控制程序调用预设的拧紧工艺参数。需要变更生产工艺时，需由专业人员对控制程序进行修改，才能保证系统正常运行。生产线需要拓展时，后续补充的控制对象需要重新开发新的控制程序，否则无法启用控制对象，影响原系统运行。但是，现有技术的发动机装配线存在以下的不足1、不同品牌、功能的控制对象 (螺栓拧紧扳手)需采用不同的硬件连接，造成硬件种类多，增加硬件成本，给用户带来较大的投资成本、运营使用成本；2、不同型号的发动机，需要编写不同的控制对象(螺栓拧紧扳手)启用程序，对不同的控制对象，还要编写不同的拧紧工艺参数调用程序，差异引起程序无法模块化，程序繁杂、移植性差，可见拓展性差；3、工艺调整或生产线拓展时，需要重新修改、编写新的控制程序，考虑选配不同的硬件连接，造成系统拓展性差，而且开发成本高、 周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机装配线模块化控制系统，将控制对象模块化， 能够满足不同控制对象，采用相同硬件连接、相同控制程序，减少因控制对象的差异而导致的成本高。为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机装配线模块化控制系统，其特征在于包括CPU、与所述CPU连接的CC-LINK网络通信主模块及多个CC-LINK远程I/O模块，所述多个CC-LINK远程I/O模块与所述CC-LINK网络通信主模块构成CC-LINK网络进行通信， 所述CPU用于处理整个系统的数据交换和逻辑控制；每一所述CC-LINK远程I/O模块对应连接一控制对象以进行封装；所述CC-LINK网络通信主模块用于实现所述CPU与每一所述 CC-LINK远程I/O模块的数据通讯，将CPU发出的需要触发生效的控制对象信号传送给对应的控制对象，并把控制对象的反馈信息传送给所述CPU。较佳地，一个所述CC-LINK网络总控制模块最多可与64个所述CC-LINK远程I/O 模块连接。较佳地，所述控制对象包括生产线上的系统扳手、电动扳手、扭力扳手、螺栓拧紧设备或发动机气密检测设备。较佳地，还包括用于实现对信息载体进行读、写功能的无线射频读写控制器，所述无线射频读写控制器通过串口通讯模块与所述CPU实现数据通信，而所述信息载体储存每一发动机在每一工艺段的工艺参数和每一控制对象的数据信息。较佳地，所述CPU还通过以太网方式连接一交换机，并通过所述交换机与其他发动机装配线模块化控制系统进行信息交换。较佳地，所述CPU还通过所述交换机连接系统主控器，所述系统主控器连接人机对话装置以供用户设定、修改和下载参数。与现有技术相比，本发明发动机装配线模块化控制系统具有如下优点1、利用现场总线(CC-LINK网络)配置方案，将远程I/O站与控制对象(电动扳手、系统扳手、扭力扳手等)捆绑为一个封装体(可忽略对象的差异)，程序单一，不需为控制对象不同而编写不同程序；2、只要控制对象具备I/O信号选择拧紧参数及反馈信号，都可随意加入此控制系统，而无需变动系统已有控制程序；3、工艺变动时(如N工序包括控制对象Nl、N2，M工序包括控制对象Ml、M2，现在需要将N工序内的任一控制对象移动到M工序内或将m与Ml对调等)，无需变动系统已有控制程序，满足工艺随意调动要求；4、采用主控制器配置参数，利用成熟的以太网络，实现了对不同发动机装配线模块化控制系统所需要的相关参数集中统一管理，从而可以模块化组合，且用户可以进行拷贝式拓展或模块式删除缩减，无须开发新的程序，模块化叠加；5、采用相同硬件连接、相同控制程序，减少因控制对象的差异而导致的成本高，且使得系统简单化和标准化。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明发动机装配线模块化控制系统的的模块化模型图。图2为本发明发动机装配线模块化控制系统的结构框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本发明提供一种发动机装配线模块化控制系统，其特征在于包括CPU、与所述CPU 连接的CC-LINK网络通信主模块及多个CC-LINK远程I/O模块，所述多个CC-LINK远程I/ 0模块与所述CC-LINK网络通信主模块构成CC-LINK网络进行通信，所述CPU用于处理整个系统的数据交换和逻辑控制；每一所述CC-LINK远程I/O模块对应连接一控制对象以进行封装；所述CC-LINK网络通信主模块用于实现所述CPU与每一所述CC-LINK远程I/O模块的数据通讯，将CPU发出的需要触发生效的控制对象信号传送给对应的控制对象，并把控制对象的反馈信息传送给所述CPU。具体的，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图1为本发明发动机装配线模块化控制系统的总的模块化模型图。本发明的发明构思是将生产线上的控制对象进行模块化控制和管理，如图所示，其中，An是生产线控制层，Bn是本发明发动机装配线模块化控制系统，Cn是本发明发动机装配线模块化控制系统的控制对象层。下面结合图2对图1进行详细描述。如图2所示，本发明发动机装配线模块化控制系统&!具体包括CPU10、与所述 CPUlO连接的CC-LINK网络通信主模块20及多个CC-LINK远程I/O模块30，所述多个 CC-LINK远程I/O模块30与所述CC-LINK网络通信主模块20构成CC-LINK网络进行通信， 所述CPUlO用于处理整个系统的数据交换和逻辑控制；每一所述CC-LINK远程I/O模块30 对应连接一控制对象40以进行封装，所述控制对象包括生产线上的螺栓拧紧扳手、设备和需要装配的零件等，例如包括系统扳手、电动扳手、扭力扳手、螺栓拧紧设备或发动机气密检测设备等，每一所述CC-LINK远程I/O模块30为远程I/O (输入、输出)站，作为系统信息与控制对象信息交换的中转站，用于与控制对象40捆绑，使系统实现对控制对象40的封装，系统设计时不需要考虑连接的控制对象是什么，为实现程序的统一成为可能，其中，每一所述CC-LINK远程I/O模块30与一所述控制对象40封装成一个整体，构成所述控制对象层Cn。所述CC-LINK网络通信主模块20用于实现所述CPUlO与每一所述CC-LINK远程 I/O模块30的数据通讯，将CPUlO发出的需要触发生效的控制对象信号传送给对应的控制对象40，并把控制对象40的反馈信息传送给所述CPU10。进一步地，本发明发动机装配线模块化控制系统还包括用于实现对信息载体 53进行读、写功能的无线射频读写控制器51，所述信息载体53储存每一发动机在每一工艺段的工艺参数和每一控制对象的数据信息，而且所述无线射频读写控制器51通过串口通讯模块52与所述CPUlO实现数据通信，以使CPUlO获得生产线上各工序内的发动机信息， 判断需要在该工序内需要使哪些控制对象，然后根据获得的信息而发出需要触发生效的控制对象信号并通过所述CC-LINK网络传送给对应的控制对象40。进一步地，每一发动机装配线模块化控制系统的CPUlO还通过以太网方式连接一交换机200，并通过所述交换机200与其他发动机装配线模块化控制系统进行信息交换。且每一所述发动机装配线模块化控制系统的CPUlO还通过所述交换机200连接系统主控器300，所述系统主控器300参数设定控制中心，存储了生产线上各工序段的工艺参数及各个发动机装配线模块化控制系统需要的参数和变量，所述系统主控器300连接人机对话装置400以供用户根据工艺的需要，设定、修改和下载参数。从而构成一个是生产线控制层An。下面详细说明本发明发动机装配线模块化控制系统的工作原理。经上述分析可知，每一所述生产线控制层An由n个(n = 1、2、3、、、、，具体数量可以根据实际需求规模确定)发动机装配线模块化控制系统&ι(η = 1、2、3、、、、)的模块化子控制系统组成，且每一发动机装配线模块化控制系统&ι (η = 1、2、3、、、、)的硬件、程序完全相同，每一发动机装配线模块化控制系统to(n = 1、2、3、、、、)都有唯一的IP地址，IP地址可以通过主控制系统由用户分配各自身份识别依靠IP地址的不同来实现。每一发动机装配线模块化控制系统to (η = 1、2、3、、、、)之间通过以太网络与系统主控器300连接，系统主控器300根据不同IP地址实现与发动机装配线模块化控制系统to(n = 1、2、3、、、、)的通讯和数据交换，而数据交换主要是发生在系统首次投入运行或工艺变更时的参数初始化阶段，由于发动机装配线模块化控制系统to (η = 1、2、3、、、、)的控制程序采用的是变量赋值设计，只需用户根据实际需要在系统主控器300中输入不同的变量值，然后确认下载，即可在自动识别运行。另外，发动机装配线模块化控制系统&ι(n = 1、2、3、、、、)内部的CPU通过CC-LINK 网络，采用远程I/O η(n = 1、2、3、、、、)(输入、输出信号)站(即CC-LINK远程I/O模块 30)，实现CPU与控制对象(扳手等)之间的信息、状态交互，I/On (η = 1、2、3、、、、)站的功能和控制程序设计相同，各I/O η(η= 1、2、3、、、、)站都有唯一的站号地址(与IP地址分配同理)，站号地址可以通过主控制系统由用户分配，主要依靠站号的不同来识别各I/O站。 由于控制对象是通过I/O信号与I/O n(n = 1、2、3、、、、)站连接，I/O n(n = 1、2、3、、、、) 站的信号点数可以根据控制对象的实际需要选择，而对I/O站的控制程序设计是相同，这也就实现了对控制对象的封装(忽略控制对象的差异)，可将I/O η(n = 1、2、3、、、、)与控制对象封装成整体Cn(n = 1、2、3、、、、)，对η值在控制程序采用的是变量赋值设计，只需用户根据实际需要在系统主控器300中输入不同的变量值，在系统首次投入运行或工艺变更 (包括控制对象增加、减少)时的参数初始化阶段，然后确认下载，即可在自动识别运行。根据用户需求，设定需要的控制模块数。IP地址的分配可以在工厂网络许可范围内配置，具体数量Μ(Μ= 1、2、3、、、、)由用户决定，每个IP地址对应一个发动机装配线模块化控制系统&1。由于I/O站硬件技术要求最多可以支持64个站，即每个发动机装配线模块化控制系统的CPU可以连接η个P(CC-link网络)，而每个P(cc-link网络)可以连接 64个控制对象层Cn，也就是说每个发动机装配线模块化控制系统可以控制的控制对象数量为N = n*64个；而每个生产线控制层An可以控制的控制对象数量为M*N = M*n*64 个。综上所述，本发明发动机装配线模块化控制系统忽略了控制对象的差异、程序和硬件相同，为实现工艺随机调整时无须更改现有系统得以实现。模块组合技术的实现，为随意拓展、增加、减少控制对象得以实现1、忽略控制对象的差异(对Cn)。实现方案是采用 CC-LINK远程I/O站模块将控制对象捆绑封装，捆绑封装后，在控制程序设计时可以不考虑控制对象的差异；另外，因为CC-LINK网络是可以在任一节点增加、减少远程I/O站，而无须变动已有模块、程序；现有技术使用的本地I/O连接控制对象，当控制对象变更时，无法实现随机加入系统而不改变模块、程序；2、控制对象随机分、组(将Cn分配给Bn)。实现方案是采用以太网可以随意组网、拓展的优点，将控制对象分成随机若干组，不同组可以采用相同软件程序、硬件，而程序、硬件都相同，使模块组合得以实现。3、总控系统对各子系统(Bn、 Cn)进行变量参数赋值。CC-LINK网络中各I/O站的变量值通过以太网通讯下载配置。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种发动机装配线模块化控制系统，其特征在于包括CPU、与所述CPU连接的 CC-LINK网络通信主模块及多个CC-LINK远程I/O模块，所述多个CC-LINK远程I/O模块与所述CC-LINK网络通信主模块构成CC-LINK网络进行通信，所述CPU用于处理整个系统的数据交换和逻辑控制；每一所述CC-LINK远程I/O模块对应连接一控制对象以进行封装； 所述CC-LINK网络通信主模块用于实现所述CPU与每一所述CC-LINK远程I/O模块的数据通讯，将CPU发出的需要触发生效的控制对象信号传送给对应的控制对象，并把控制对象的反馈信息传送给所述CPU。
2.如权利要求1所述的发动机装配线模块化控制系统，其特征在于，一个所述CC-LINK 网络总控制模块最多可与64个所述CC-LINK远程I/O模块连接。
3.如权利要求1所述的发动机装配线模块化控制系统，其特征在于，所述控制对象包括生产线上的系统扳手、电动扳手、扭力扳手、螺栓拧紧设备或发动机气密检测设备。
4.如权利要求1所述的发动机装配线模块化控制系统，其特征在于，还包括用于实现对信息载体进行读、写功能的无线射频读写控制器，所述无线射频读写控制器通过串口通讯模块与所述CPU实现数据通信，而所述信息载体储存每一发动机在每一工艺段的工艺参数和每一控制对象的数据信息。
5.如权利要求1所述的发动机装配线模块化控制系统，其特征在于，所述CPU还通过以太网方式连接一交换机，并通过所述交换机与其他发动机装配线模块化控制系统进行信息交换。
6.如权利要求5所述的发动机装配线模块化控制系统，其特征在于，所述CPU还通过所述交换机连接系统主控器，所述系统主控器连接人机对话装置以供用户设定、修改和下载参数。
全文摘要
本发明公开了一种发动机装配线模块化控制系统，其特征在于包括CPU、与所述CPU连接的CC-LINK网络通信主模块及多个CC-LINK远程I/O模块，所述多个CC-LINK远程I/O模块与所述CC-LINK网络通信主模块构成CC-LINK网络进行通信，所述CPU用于处理整个系统的数据交换和逻辑控制；每一所述CC-LINK远程I/O模块对应连接一控制对象以进行封装；所述CC-LINK网络通信主模块用于实现所述CPU与每一所述CC-LINK远程I/O模块的数据通讯，将CPU发出的需要触发生效的控制对象信号传送给对应的控制对象，并把控制对象的反馈信息传送给所述CPU。本发明发动机装配线模块化控制系统，将控制对象模块化，能够满足不同控制对象，采用相同硬件连接、相同控制程序，减少因控制对象的差异而导致的成本高。
文档编号B23P21/00GK102331761SQ20111020257
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者孔晨星, 张伟堃, 张树良, 李祖艺, 林尚芳, 蒋先国, 袁庆安, 邓明利, 阮中强 申请人:广州汽车集团乘用车有限公司