一种回转工装控制装置及控制方法
【专利摘要】本发明是提供一种回转工装控制装置及其控制方法，所述控制装置主要包括触摸屏及触摸屏上的操作按钮、PLC控制器、感应开关、气动电磁阀、变频器和电机，其中触摸屏作为人机交互界面，通过触摸屏上的操作按钮实现与PLC控制器进行数据交换；PLC控制器作为核心处理单元，一方面用于采集信号，另一方面用于发出信号指令；感应开关安装在回转工装的圆形轨道上，用于检测回转工装的位置信号；气动电磁阀与定位夹紧机构中的定位销、定位夹连接，实现工件在回转工装上的定位与夹紧；电机与变频器连接，用于驱动回转工装在圆形轨道运行，变频器与PLC控制器连接。本发明结构简单、功能强大，具有自动化程度高、稳定性好、操作简便、人机界面友好、可靠性强、通用性强、定位精度高及可自由旋转运动等优点。
【专利说明】一种回转工装控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回转工装控制装置及控制方法，属于回转工装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]壁板制孔过程中，需要对壁板进行水平翻转，由人工完成一系列复杂重复工作，这样不仅效率低，耗费人力，而且在翻转中可能对壁板造成碰撞破损，影响产品质量。
[0003]回转工装能够对壁板定位夹紧，并实现水平翻转，是一种较好的工装。然而，目前的回转工装控制没有实现自动化，多采用人工推动工装翻转，采用手动定位夹紧，不能实现实时可视化监控与操作，因此具有操作不方便、定位精度低、装置故障率高、自动化程度低等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的提供一种回转工装控制装置，运用PLC控制技术、变频调速技术、人机交互技术等实现回转工装的自动化控制。
[0005]通过下述方案实现的:一种回转工装控制装置，与回转工装配套使用，回转工装上具有定位夹紧机构，回转工装沿着圆形轨道运行，所述回转工装控制装置主要包括触摸屏及触摸屏上的操作按钮、PLC控制器、感应开关、气动电磁阀、变频器和电机，其中触摸屏作为人机交互界面，通过触摸屏上的操作按钮实现与PLC控制器进行数据交换；PLC控制器作为核心处理单元，一方面用于采集信号，另一方面用于发出信号指令；感应开关安装在回转工装的圆形轨道上，用于检测回转工装的位置信号；气动电磁阀与定位夹紧机构中的定位销、定位夹连接，实现工件在回转工装上的定位与夹紧；电机与变频器连接，用于驱动回转工装在圆形轨道运行，变频器与PLC控制器连接。
[0006]PLC控制器采集的信号包括来自操作按钮的控制信号、来自感应开关的位置信号、来自制孔设备的工作状态信号。
[0007]PLC控制器发出的信号指令包括回转工装的准备就绪信号、气动电磁阀的动作信号、回转工装的运行指示信号及故障指示信号。
[0008]所述回转工装控制装置的控制方式包括远程和本地两种控制方式。
[0009]所述回转工装控制装置的控制方式包括自动和手动两种控制方式。
[0010]上述回转工装控制装置，其采用的控制方法包括以下步骤:
(1)系统上电，初始化动作，装夹工件并判断定位夹、定位销是否同时夹紧；
(2)根据使用需要选择远程控制或本地控制、自动控制或手动控制；
(3)当选择自动控制时，先判断回转工装的工位是否在初始位置，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至目标位置，同时由感应开关判断回转工装是否在目标位置，如果回转工装不在目标位置，则电机继续运行，如果回转工装到达目标位置，则电机停止运行，同时气动电磁阀带动定位夹和定位销将回转工装锁死，并发出准备就绪信号开始对工件进行加工； (4)当回转工装上的工件完成加工后，气动电磁阀带动定位夹和定位销退回，使回转工装被解锁，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至初始位置，同时由感应开关判断回转工装是否在初始位置；
(5)工作完成。
[0011]本发明的优点:本发明结构简单、功能强大，具有自动化程度高、稳定性好、操作简便、人机界面友好、可靠性强、通用性强、定位精度高及可自由旋转运动等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明回转工装控制装置的原理框图。
[0013]图2为本发明回转工装控制装置的软件流程图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示的回转工装控制装置，与回转工装配套使用，回转工装上具有定位夹紧机构，回转工装沿着圆形轨道运行。所述回转工装控制装置主要包括触摸屏及触摸屏上的操作按钮、PLC控制器、感应开关、气动电磁阀、变频器和电机。本发明回转工装控制装置是以PLC为基础的数据采集和控制系统，通过使用触摸屏的总体控制以及PLC的数据采集、运算处理信息传递来实现回转工装的检测与控制。
[0015]触摸屏最为人机交互界面与PLC1、PLC2、PLC3连接并进行数据交换，采用以太网进行通讯。触摸屏上设有操作按钮、回转设备状态监控、电机电压、电流、功率、I/o状态监测、通讯诊断等界面。通过使用操作按钮将操作信号通过以太网送入到PLC1、PLC2、PLC3进行处理，然后进行运算处理并执行，从而控制回转工装设备的正常运行。
[0016]PLCl、PLC2、PLC3作为核心处理单元，采集的操作按钮的信号主要包括:自动手动切换、自动启动停止、故障急停、一工位定位夹、销出、一工位定位夹、销退、二工位定位夹、销出、二工位定位夹、销退、电机正反转等；采集的感应开关信号包括一工位定位夹、销出到位检测、一工位定位夹、销退到位检测、二工位定位夹、销出检测、二工位定位夹、销退检测、一工位旋转到位、二工位旋转到位等；采集来自制孔设备的制孔完成信号、电机运行、停止、电机过载、220V开关柜的接地报警、气路压力等信号；发送给制孔设备的旋转工装定位完成、到位完成的准备就绪信号；控制启动电磁阀的换向动作，主要包括一工位定位夹伸出退回、定位销伸出退回，二工位定位夹伸出退回、定位销伸出退回；控制变频器主要包括电子的高、中、低速运行，电机正传和反转等；控制运行状态指示包括电机运行、回转工装准备好、制孔设备准备好、自动运行、手动运行等；控制故障状态指示包括电机热保护、变频故障等，并有指示灯输出及其故障的声光报警。
[0017]变频控制器通过RS485电缆与PLC1、PLC2、PLC3通讯，其启停控制由触摸屏发出指令控制电机的运转，并通过RS485通讯反馈给PLC，触摸屏显示电机的运行状态，变频器与电机进行连接。
[0018]本发明的控制回路及动力回路均设有保护措施，采用具有组合功能的模式，即使用各种功能的元件，比如空气开关、断路器、接触器、热继电器等，组成不同功能的回路，完成对电机和阀的控制及故障保护功能。且回转工装控制装置将所有的触摸屏、PLC模块、控制模块全部组合放在一个电控柜内，因此结构紧凑、安装方便。
[0019]本发明的回转工装控制装置，其采用的控制方法包括以下步骤:
(1)系统上电，初始化动作，装夹工件并判断定位夹、定位销是否同时夹紧；
(2)根据使用需要选择远程控制或本地控制、自动控制或手动控制；
(3)当选择自动控制时，先判断回转工装的工位是否在初始位置，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至目标位置，同时由感应开关判断回转工装是否在目标位置，如果回转工装不在目标位置，则电机继续运行，如果回转工装到达目标位置，则电机停止运行，同时气动电磁阀带动定位夹和定位销将回转工装锁死，并发出准备就绪信号开始对工件进行加工；
(4)当回转工装上的工件完成加工后，气动电磁阀带动定位夹和定位销退回，使回转工装被解锁，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至初始位置，同时由感应开关判断回转工装是否在初始位置；
(5)工作完成。
[0020]如图2所示，本发明的控制程序采用模块化的设计方法，主要包括初始化程序、远程控制程序、本地自动控制程序、本地手动控制程序、位置判定程序、时间保护程序。上述各个程序块之间既相互独立又有内在的联系，从而更好的实现回转工装系统的自动化控制。
[0021]系统上电后，执行运行程序，调用初始化程序，将初始值赋给相应变量，从而实现相应模块的初始化，系统进入准备状态。根据工艺要求，满足条件后，选择系统执行远程程序或是进行本地手动、自动操作，在整个系统的运行过程中，根据回转工装圆形导轨180度旋转范围，每30度安装一个光电感应开关，中间90度位置安装两个光电感应开关，考虑现场的实际工作环境，使系统运行更加安全、可靠。
[0022]工作原理:触摸屏对PLC1、PLC2、PLC3发出定位指令，控制启动电磁阀带动定位销顶出锁紧回转工装，完成回转工装定位锁死，工件上架被夹紧固定。工件锁死后，由触摸屏对PLC1、PLC2、PLC3发出运动指令，控制变频器驱动电机带动回转工装进行旋转，回转工装沿着圆形导轨由一工位旋转到二工位，通过感应开关进行位置判断，判断到位后，PLCUPLC2、PLC3控制气动电磁阀运动，带动定位夹和定位销将工装锁死，回转工装发出准备就绪信号；当PLC1、PLC2、PLC3接收到制孔完成信号后，控制气动电磁阀运动，带动定位夹和定位销退回，控制变频器使电机运动，使回转工装继续沿着圆形导轨由二工位旋转回一工位，通过感应开关检测到位后，控制气孔电磁阀控制气路，定位夹和定位销将工装锁死，控制系统发出准备就绪信号。
【权利要求】
1.一种回转工装控制装置，与回转工装配套使用，回转工装上具有定位夹紧机构，回转工装沿着圆形轨道运行，其特征在于:所述回转工装控制装置主要包括触摸屏及触摸屏上的操作按钮、PLC控制器、感应开关、气动电磁阀、变频器和电机，其中触摸屏作为人机交互界面，通过触摸屏上的操作按钮实现与PLC控制器进行数据交换；PLC控制器作为核心处理单元，一方面用于采集信号，另一方面用于发出信号指令；感应开关安装在回转工装的圆形轨道上，用于检测回转工装的位置信号；气动电磁阀与定位夹紧机构中的定位销、定位夹连接，实现工件在回转工装上的定位与夹紧；电机与变频器连接，用于驱动回转工装在圆形轨道运行，变频器与PLC控制器连接。
2.如权利要求1所述的一种回转工装控制装置，其特征在于:PLC控制器采集的信号包括来自操作按钮的控制信号、来自感应开关的位置信号、来自制孔设备的工作状态信号。
3.如权利要求1所述的一种回转工装控制装置，其特征在于:PLC控制器发出的信号指令包括回转工装的准备就绪信号、气动电磁阀的动作信号、回转工装的运行指示信号及故障指示信号。
4.如权利要求1所述的一种回转工装控制装置，其特征在于:所述回转工装控制装置的控制方式包括远程和本地两种控制方式。
5.如权利要求1所述的一种回转工装控制装置，其特征在于:所述回转工装控制装置的控制方式包括自动和手动两种控制方式。
6.如权利要求1所述的一种回转工装控制装置，其特征在于其采用的控制方法包括以下步骤: (1)系统上电，初始化动作，装夹工件并判断定位夹、定位销是否同时夹紧； (2)根据使用需要选择远程控制或本地控制、自动控制或手动控制； (3)当选择自动控制时，先判断回转工装的工位是否在初始位置，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至目标位置，同时由感应开关判断回转工装是否在目标位置，如果回转工装不在目标位置，则电机继续运行，如果回转工装到达目标位置，则电机停止运行，同时气动电磁阀带动定位夹和定位销将回转工装锁死，并发出准备就绪信号开始对工件进行加工； (4)当回转工装上的工件完成加工后，气动电磁阀带动定位夹和定位销退回，使回转工装被解锁，然后通过控制变频器驱动电机运行，将回转工装带至初始位置，同时由感应开关判断回转工装是否在初始位置； (5)工作完成。
【文档编号】G05B19/05GK104199378SQ201410465820
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】李文强, 于跃, 王芳, 赵璐 申请人:沈阳飞机工业（集团）有限公司