专利名称：托辊生产线的轴加工线控制子系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及托辊生产过程中，托辊轴加工生产线的自动化控制子系统。
背景技术：
托辊生产的轴加工设备中，因为同时涉及到过程控制技术和数控加工技术两个领域，托辊轴的长度较长还要实现两端同时加工，现有的托辊生产大部分采用的是每一道加エエ序安排一名工人操作一台机器，这种方式生产效率低下，产品质量较难控制，还需要大量的人力。自动化轴加工生产线可以很大的提高生产效率和产品质量，符合现代化工业的发展需要。轴加工线控制子系统是托辊自动化生产线集中控制系统当中的轴加工线控制子统统，主要用来实现轴加工线生产作业自动化所必需的电气控制和状态监控。
发明内容
本发明主要解决了轴加工生产线工作过程的自动化控制，实现了轴加工生产线生产过程每一道エ序的エ件上下料和加床之间的エ件输送采用机械手自动完成，很大程度的提闻了生广效率和广品质量。托辊生产线的轴加工线控制子系统，主要分为硬件系统和软件系统，硬件系统共有四个电气控制站和ー个机器人控制站组成，所述的四个电气控制站是集中控制主站、钻中心孔控制从站、铣槽扁控制从站、车外圆及挡圈曹控制从站；机器人控制站是轴加工线搬运机器人控制从站。四个设备电气控制站都包含有PLC控制器、人机界面、检测单元和执行単元，检测单元和执行单元主要包括机床伺服驱动器和伺服电机、上下料机械手伺服驱动器和伺服电机、I/O模块和变频器；四个电气控制站以及机器人控制站之间均通过以太网(PR0FINET)进行通讯。轴加工生产线的电气系统采用集中控制模式，设有一台集中控制主站进行控制；所述的四个电气控制站其中任意一个均可以作为集中控制主站使用，其他三个电气控制站和一个机器人控制站作为控制从站；轴加工线所有电气设备均受集中控制主站的指令控制和状态监控；四个电气控制站和一个机器人控制站均有手动和自动两种工作模式，在自动工作模式下，托辊生产过程中整个轴加工过程采用无人化全自动生产作业。轴加工装配线所有设备的エ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，所有エ装夹具的编码具有唯一性；生产线在进行加工之前首先会进行夹具编码检验，确认每ー个夹具的安装位置和夹具所对应的产品规格；确保了夹具安装过程中不会出现因人为错误而带来的不良后果。上述四个电气控制站硬件系统的电器元件、部件选用西门子公司生产的通用电气控制元器件；一个机器人控制站选用ABB公司生产的成套机器人系统。所述的软件系统是存储与控制器中用于托辊轴加工装配线各设备动作的程序指令，为了满足电气控制部件对生产线设备控制的自动化，存储于控制器中的软件系统采用模块化设计，按功能划分为集中控制主站功能块、切轴功能块、钻中心孔从站功能块、铣槽扁从站功能块、车挡圈槽从站功能块和轴搬运机器人从站功能块。
附图I :轴加工线自动控制系统结构图。
具体实施例方式 本发明以切轴控制站作为集中控制主站进行说明，四个电气控制站的PLC控制器以及轴加工线搬运机器人控制从站之间采用超五类UTP网线进行以太网连接。第一，集中控制主站是由带主站通讯模块的PLC控制器、人机界面、切轴送料伺服驱动器、径向调整伺服驱动器、上料装置伺服驱动器、下料机械手伺服驱动器、切轴变频器、夹具编码装置、I/o模块组成；PLC控制器、人机界面、夹具编码装置、I/O模块、各伺服驱动器及变频器之间采用现场总线依次连接；
其中PLC控制器选用CPU 315T-2 DP,以太网模块选用CP343-1，伺服驱动器和伺服电机全部采用S120系列共8套，变频器选用MM440系列IIKW通用变频器，I/O模块采用32DI与32D0各两个；
以太网模块选CP343-1的RJ45接口采用网线依次连接其他各电气控制站的PLC控制器的以太网模块，实现信息交换，同时PLC控制器通过现场总线(PR0FIBUS)依次连接各个模块，具体实施方法是
1、将各种模块分别安装在集中控制主站的电气柜里，各模块之间只需要一条PR0FIBUS总线与PLC控制器连接，减少了过多连接线所带来的不稳定性，现场布线简单易行；
2、为了保证托辊轴送料时的输送精度，切轴机床安装有光电检测开关来检测送料到位型号，通过判断光电开关的送料到位信号，PLC控制器对送料伺服电机进行送料运行控制，切轴机床以及上下料机械手的各种传感器均连接到I/O模块的输入端；
3、设备配置有液压装置，液压装置的电机运行通过继电器控制，继电器的线圈以及各种电磁阀均受I/O模块的输出信号控制。第二，钻中心孔控制从站是由带从站模块的PLC控制器、人机界面、进给伺服驱动器、轴向调整伺服驱动器、径向调整伺服驱动器、上料机械手伺服驱动器、下料机械手伺服驱动器、钻头旋转变频器、夹具编码装置、I/o模块组成；PLC控制器、人机界面、夹具编码装置、I/O模块、各伺服驱动器及变频器之间采用现场总线依次连接；
其中PLC控制器选用CPU 315T-2 DP,以太网模块选用CP343-1，伺服驱动器和伺服电机全部采用S120系列共11套，变频器选用MM440系列7. 5KW通用变频器2台，I/O模块采用32DI与32D0各一个；
太网模块CP343-1的两个RJ45接口一个连接集中控制主站的PLC控制器通讯模块，另一个连接铣槽扁控制从站，与集中控制主站及其他控制从站实现信息交换；同时PLC控制器通过现场总线(PR0FIBUS)依次连接各个模块，具体实施方法是
1、将各种模块分别安装在钻中心孔从站的电气柜里，各模块之间只需要一条PR0FIBUS总线与PLC控制器连接，减少了过多连接线所带来的不稳定性，现场布线简单易行；
2、设备配置有液压装置，液压装置的电机运行通过继电器控制，继电器的线圈以及各种电磁阀均受I/O模块的输出信号控制；钻中心孔机床以及上下料机械手的各种传感器均连接到I/O模块的输入端。第三、铣槽扁控制从站是由带从站模块的PLC控制器、人机界面、水平径向进给伺服驱动器、垂直径向进给伺服驱动器、轴向调整伺服驱动器、径向调整伺服驱动器、上料机械手伺服驱动器、下料机械手伺服驱动器、铣刀旋转变频器、夹具编码装置、I/o模块组成；PLC控制器、人机界面、夹具编码装置、I/O模块、各伺服驱动器及变频器之间采用现场总线依次连接；
其中PLC控制器选用CPU 315T-2 DP,以太网模块选用CP343-1，伺服驱动器和伺服电机全部采用S120系列共15套，变频器选用MM440系列5. 5KW通用变频器4台，I/O模块采用32DI与32D0各两个；
太网模块CP343-1的两个RJ45接口一个连接集中控制主站的PLC控制器通讯模块，另一个连接车挡圈曹控制从站，与集中控制主站及其他控制从站实现信息交换；同时PLC控制器通过现场总线(PROFIBUS)依次连接各个模块，具体实施方法是
1、将各种模块分别安装在钻中心孔从站的电气柜里，各模块之间只需要一条PROFIBUS总线与PLC控制器连接，减少了过多连接线所带来的不稳定性，现场布线简单易行；
2、设备配置有液压装置，液压装置的电机运行通过继电器控制，继电器的线圈以及各种电磁阀均受I/O模块的输出信号控制；钻中心孔机床以及上下料机械手的各种传感器均连接到I/O模块的输入端。第四、车外圆及挡圈槽控制从站是由带从站模块的PLC控制器、人机界面、径向进给伺服驱动器、轴向进给伺服驱动器、轴向调整伺服驱动器、径向调整伺服驱动器、上料机械手伺服驱动器、下料机械手伺服驱动器、工件旋转变频器、夹具编码装置、I/o模块组成；PLC控制器、人机界面、夹具编码装置、I/O模块、各伺服驱动器之间采用现场总线依次连接；因为车挡圈槽机床要完成车挡圈槽和车外圆两道工序，所以机床两端各安装了一套换刀装置，进行车外圆刀具和车挡圈槽刀具的更换；
其中PLC控制器选用CPU 315T-2 DP，以太网模块选用CP343-1，伺服驱动器和伺服电机全部采用S120系列共13套，变频器选用MM440系列5. 5KW通用变频器I台，I/O模块采用32DI与32D0各两个；
太网模块CP343-1的两个RJ45接口其中一个连接铣槽扁控制从站，与集中控制主站及其他控制从站实现信息交换；同时PLC控制器通过现场总线(PROFIBUS)依次连接各个模块，具体实施方法是
I、将各种模块分别安装在钻中心孔从站的电气柜里，各模块之间只需要一条PROFIBUS总线与PLC控制器连接，减少了过多连接线所带来的不稳定性，现场布线简单易行；
2、设备配置有液压装置，液压装置的电机运行通过继电器控制，继电器的线圈以及各种电磁阀均受I/O模块的输出信号控制；钻中心孔机床以及上下料机械手的各种传感器均连接到I/O模块的输入端。
权利要求
1.托辊生产线的轴加工线控制子系统，主要分为硬件系统和软件系统，其特征在于轴加工线控制子系统采用集中控制模式，设有一台集中控制主站进行控制；每一台加工设备均设有上料机械手和下料机械手，整个轴加工线的能够实现无人化全自动生产加工； 其主要包括硬件系统共有四个设备电气控制站和一个机器人控制站，所述的四个设备电气控制站是集中控制主站、钻中心孔控制从站、铣槽扁控制从站、车外圆及挡圈槽控制从站；所述的一个机器人控制站是轴加工线搬运机器人控制从站；软件系统是存储于控制器中用于托辊轴加工装配线各设备动作的程序指令模块。
2.根据权利要求I所述，其特征在于四个设备电气控制站之间通过以太网进行通讯，四个设备电气控制站和一个机器人控制站均有手动和自动两种工作模式，在自动工作模式下,托辊生产过程中整个轴加工过程采用无人化全自动生产加工。
3.根据权利要求I所述，其特征在于轴加工线所有设备的工装夹具均安装有电子编码装置，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。
4.根据权利要求I所述，其特征在于四个设备电气控制站分别由PLC控制器、人机界面、以太网模块、各种检测单元和执行单元构成，所述的检测单元和执行单元主要包括各种机床伺服驱动器、变频器、上料机械手伺服驱动器、下料机械手伺服驱动器、夹具编码装置、I/O模块等；PLC控制器、人机界面、检测单元和执行单元之间采用现场总线依次连接。
5.根据权利要求I所述，其特征在于所述的软件系统是存储于控制器中用于托辊轴加工装配线各设备动作的程序指令，为了满足电气控制部件对生产线设备控制的自动化，存储于控制器中的软件系统采用模块化设计，按功能划分为集中控制主站功能块、切轴功能块、钻中心孔从站功能块、铣槽扁从站功能块、车挡圈槽从站功能块和轴搬运机器人从站功能块。
全文摘要
托辊生产线的轴加工线控制子系统，主要解决了轴加工生产线工作过程的自动化控制和状态监控，主要分为硬件系统和软件系统。所述的硬件系统主要包括四个电气控制站和一个机器人控制器，所述的四个电气控制站是集中控制主站、钻中心孔控制从站、铣槽扁控制从站、车外圆及挡圈曹控制从站；所述的一个机器人控制站是轴加工线搬运机器人控制从站。所述的软件系统是存储与控制器中用于托辊轴加工装配线各设备动作的程序指令，软件系统采用模块化设计，按功能划分为集中控制主站功能块、切轴功能块、钻中心孔从站功能块、铣槽扁从站功能块、车挡圈槽从站功能块和轴搬运机器人从站功能块。
文档编号G05B19/414GK102866673SQ20121034384
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者不公告发明人 申请人:深圳市神拓机电设备有限公司