专利名称：汽车电机可重组生产线控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种计算机应用技术领域的系统，具体是一种汽车电机可重组生产线控制系统。
背景技术：
目前，国内汽车直流电机生产品种日益繁多，生产品种的频繁更替造成生产效率低下，产品质量难以保证；而进口的全自动化电机生产流水线由于只能适应大批量单一产品的生产，因此使用上受到限制。随着制造系统向网络化、模块化及可重组性发展，可重组的生产线控制方法通过将不同产品的生产转换成生产线各构件的自适应重组调整来解决多品种、变批量的汽车电机生产。汽车电机生产的工艺特点是不同产品的工艺相似度高，各道工序的加工设备针对不同型号一般只需重构部分设备构件及参数即可满足新型号产品的生产。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为200310108738.1，发明名称为可重构装配系统控制方法。该专利申请提出了一种可重构装配系统的控制方法，该技术采用模块化控制，易于系统重构。但该发明仅提出了一种控制方法，只适用于产品装配生产过程且未涉及控制系统。在进一步的检索中，至今尚未发现与本发明主题“汽车电机可重组生产线控制系统”相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中的不足和缺陷，提供一种汽车电机可重组生产线的控制系统，使其能够对可重组汽车电机生产线生产过程中要求控制的各个数据、需要控制的各个动作进行控制。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括主控计算机、工业用交换机、至少一条现场总线、双绞线电缆、可拼接安装线槽、RS232-TCP/IP转接器、加工设备控制器、工位显示器。主控计算机通过工业用交换机和双绞线电缆与企业车间内部局域网以及车间现场总线连接。加工设备控制器和工位显示器通过RS232-TCP/IP转接器接入现场总线；加工设备控制器自带以太网模块或工控机控制可直接接入现场总线。
所述的工业用交换机主要实现网络的畅通。可连接的加工设备数量由工业用交换机的RJ45口数量决定。
所述的双绞线电缆是网络的物理载体，主要实现车间数据的双向传送。
所述的可拼接安装线槽主要是双绞线的固定安装和保护双绞线的。
所述的RS232-TCP/IP转接器是负责将RS232格式的数据转为TCP/IP格式的数据，主要作用是将从加工设备控制器的串口读出的数据转为现场总线可以传送的数据。
所述的加工设备控制器负责控制加工设备。
所述的现场总线接连的设备包括汽车电机生产线各工位加工设备控制器、工位显示器。
所述的主控计算机是一般的PC机或笔记本电脑装上基于组态原理的组态软件模块形成的，该模块包括前台通信控制软件、后台数据库以及车间控制界面，前台通信控制软件用来实现车间控制界面通过现场总线与加工设备控制器的通讯连接，实现数据的双向通讯，前台通信控制软件主要是封装好的不同加工设备通讯物理层的驱动程序，各种加工设备的通讯物理层驱动程序由各个加工设备的生产厂家提供；后台数据库用来储存从加工设备控制器获取的现场设备数据；车间控制界面根据后台数据库中的数据显示车间加工设备控制器的加工情况，该界面中设置了生产配方界面，生产配方是为生产某一个特定产品，对加工设备控制器进行的特殊配置，包括加工参数、加工工装、加工时间。生产配方能通过前台通信控制软件传达到加工设备控制器，用来修改加工设备控制器内的参数。
通过车间控制界面设置不同的生产配方，并将该配方名字排序保存起来供不同产品生产时调用。当接收到相应的产品生产要求时，确定当前任务并采用相应的生产配方通过前台通信控制软件来改变加工设备控制器的参数。配方信息同时通过前台通信控制软件传送到工位显示器，供未能自动调整的加工设备构件通过人工进行更替。加工设备控制器通过前台通信控制软件将加工实时数据传回到后台数据库中。
所述的工位显示器是一个液晶显示器，主要作用是显示从主控计算机下达的该工位要完成的各种加工参数。具体的，各加工设备的工位显示器显示主控计算机下达的组态配方并且将加工信息通过触摸屏输入传回主控计算机的后台数据库，供组态软件分析和监控。
本发明与现有技术相比，在主控计算机上采用了基于组态原理的组态软件模块并在车间现场增加了工位显示器。能以最小的设备冗余量达到尽可能多型号的汽车电机生产，快速响应市场变化。具有组态功能的控制模块采用了生产配方这种模块化方式易于重组。控制模块、数据库以及监控界面共同组成了汽车电机可重组生产线的控制平台，将汽车电机生产型号加工工艺与生产配方绑定，有利于产品更替时的准确信息控制。工位显示器的设立为未能实现自动控制的加工设备提供了人工操作的接口。
本发明的优点在于，满足汽车电机多种型号产品的生产，容易扩展，投入成本低，实现的硬件结构简单。系统具有很强的鲁棒性和可重组性。在生产能力和生产功能要求发生变化时，能通过控制系统的快速重组满足生产需求。
图1是本发明系统结构原理图。
图2是本发明组态控制的工作过程图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明系统结构原理图，图中1为车间控制层，2为现场设备层。
汽车电机转子生产线上有六道加工工序形成流水线布局，不同产品的加工是通过主控计算机下达不同的组态配方完成构件更替和加工参数修改，开始生产。
(1)车间控制层包括主控计算机和工业用交换机。主控计算机是设有基于组态原理的组态软件模块的PC机或笔记本电脑。通过双绞线电缆与工业用交换机连接。一台主控计算机能控制的加工设备数量决定于工业用交换机的RJ45口数量，例如，思科的以太网交互器有32口，则可以通过以太网总线连接32台加工设备，交换机大小的选择由需控制的加工设备决定。由于以太网现场总线的有效传送距离很大，能适用于分布较远的车间设备布局。
车间控制层用来完成车间系统配置，设定主控计算机与各台加工设备之间通过工业以太网的驱动。驱动建立后，根据操作人员命令，可读取加工设备控制器的数据文件和配方文件，开始工作。
(2)现场设备层包括以太网现场总线、双绞线电缆、可拼接安装线槽、RS232-TCP/IP转接器、加工设备控制器、加工设备的各个可更替构件、工位显示器。现场总线通过双绞线连接到工业用交换机，总线连接的加工设备分别为两台压力机、一台绕线机、一台电焊机、一台检验机、一台校直机以及各工位带触摸屏的显示器。其中，压力机通过西门子PLC200含以太网模块CP243-1，可直接接入以太网总线，校直机通过工控机网卡直接接入以太网总线，工位显示器需要通过RS232-TCP/IP转接器接入以太网总线。
现场设备层主要功能是连接现场设备到总线，如工位显示设备、加工设备控制器等，完成现场设备控制及设备间连接控制。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主控计算机中，并由主控计算机执行。
如图2所示，是组态控制模块的工作过程图。
本发明中，网络结构、加工设备及构件、组态控制软件按照以上的描述准备完毕后，首先要建立基于组态原理的组态软件模块与现场加工设备建立通讯。
组态模块与西门子PLC200的通讯通过OPC模式实现，建立步骤如下；(1)PLC200安装OPC Server软件，组态模块端安装STEP7软件以及PC ACCESS软件；(2)为PLC200的以太网模块分配IP地址及子网掩码地址；(3)配置主控计算机端地址；(4)设立PC ACCESS通讯端口，添加被控制的PLC；(5)组态模块中选择OPC服务器，打开PLC200的OPC Server。
组态模块与工控机的通讯工控机上采用windows95作为操作系统，只需按普通的计算机之间通过TCP/IP协议互连设置。
完成上述步骤后，控制系统就可以开始工作。总控计算机根据生产计划读入生产计划文件并调用后台数据库，对照目前生产现状，判断是否需要重构，如需要则重新生成配方文件，配方文件下达到各加工工位，自动调整加工程序参数、加工设备构件并将相关工位信息显示在工位显示器上，如不需要调整则直接将生产信息显示在工位显示器上。
加工开始后，加工设备控制器把加工过程状态数据及日志文件等各种操作信息反馈到主控计算机的控制软件，主控计算机上以进行条、报表及日志等方式表示，反馈给控制者，帮助其做出下一步控制决策。
权利要求
1.一种汽车电机可重组生产线控制系统，其特征在于，包括主控计算机、工业用交换机、至少一条现场总线、双绞线电缆、可拼接安装线槽、RS232-TCP/IP转接器、加工设备控制器、工位显示器，主控计算机通过工业用交换机和双绞线电缆与企业车间内部局域网以及车间现场总线连接，加工设备控制器和工位显示器通过RS232-TCP/IP转接器接入现场总线；加工设备控制器自带以太网模块或工控机控制可直接接入现场总线。
2.根据权利要求1所述的汽车电机可重组生产线控制系统，其特征是，所述的主控计算机，是PC机或笔记本电脑装上组态原理的组态软件模块形成的，该组态软件模块包括前台通信控制软件、后台数据库以及车间控制界面，前台通信控制软件用来实现车间控制界面通过现场总线与加工设备控制器的通讯连接，实现数据的双向通讯；后台数据库用来储存从加工设备控制器获取的现场设备数据；车间控制界面根据后台数据库中的数据显示车间加工设备控制器的加工情况，该界面中设置了生产配方界面。
3.根据权利要求2所述的汽车电机可重组生产线控制系统，其特征是，所述的车间控制界面中，生产配方是为生产某一个特定产品，对加工设备控制器进行的特殊配置，包括加工参数、加工工装、加工时间，生产配方能通过前台通信控制软件传达到加工设备控制器，用来修改加工设备控制器内的参数。
4.根据权利要求1所述的汽车电机可重组生产线控制系统，其特征是，所述的工业用交换机主要实现网络的畅通，可连接的加工设备数量由工业用交换机的RJ45口数量决定。
5.根据权利要求1所述的汽车电机可重组生产线控制系统，其特征是，所述的RS232-TCP/IP转接器负责将RS232格式的数据转为TCP/IP格式的数据，将从加工设备控制器的串口读出的数据转为现场总线能传送的数据。
6.根据权利要求1所述的汽车电机可重组生产线控制系统，其特征是，各加工设备的工位显示器显示主控计算机下达的组态配方并且将加工信息通过触摸屏输入传回主控计算机的后台数据库，供组态软件分析和监控。
全文摘要
一种计算机应用技术领域的汽车电机可重组生产线控制系统，包括主控计算机、工业用交换机、至少一条现场总线、双绞线电缆、可拼接安装线槽、RS232－TCP/IP转接器、加工设备控制器、工位显示器，主控计算机通过工业用交换机和双绞线电缆与企业车间内部局域网以及车间现场总线连接，加工设备控制器和工位显示器通过RS232－TCP/IP转接器接入现场总线；加工设备控制器自带以太网模块或工控机控制可直接接入现场总线。本发明的优点在于，满足汽车电机多种型号产品的生产，容易扩展，投入成本低，实现的硬件结构简单。系统具有很强的鲁棒性和可重组性。在生产能力和生产功能要求发生变化时，能通过控制系统的快速重组满足生产需求。
文档编号G06F17/00GK1773405SQ20051003065
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月20日 优先权日2005年10月20日
发明者李爱平, 符育刚, 谢楠, 刘雪梅, 徐立云, 张为民, 殷沂柏, 唐桂芬, 崔艳伟, 朱笑奔, 沈浩然 申请人:同济大学, 上海航天汽车机电股份有限公司