軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個組成部分，所述硬件系統(tǒng)以智能控制器芯片為核心，結合外圍功能部件，構成軸承自動生產線控制器主板，完成軸承生產線控制程序的運行，同時通過生產線機械裝置，構成生產線控制系統(tǒng)；所述軟件系統(tǒng)為自動生產線控制器的編程、調試工具，完成控制程序的開發(fā)以及程序的調試、監(jiān)控運行功能。本發(fā)明將改變目前軸承加工控制系統(tǒng)依賴他人的被動局面，為軸承企業(yè)提供高可靠的控制系統(tǒng)的同時，使得軸承設備生產企業(yè)可以根據用戶的需求定制生產設備，降低控制器成本，提高企業(yè)的競爭力。本發(fā)明不但具有重要的理論價值和現實意義，而且將產生巨大的經濟效益。
【專利說明】軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，屬于軸承加工【技術領域】。
【背景技術】
[0003]軸承行業(yè)是機械行業(yè)系統(tǒng)中的重要行業(yè)，在國民經濟中占有很重要的地位，其技術水平高低，對一個國家的工業(yè)技術發(fā)展水平具有一定的代表意義。近年來，我國軸承行業(yè)的生產和銷售指標都保持了較快的增長，軸承產品的進出口也不斷增長。據中國軸承工業(yè)協(xié)會相關數據顯示，全國軸承生產企業(yè)約為4000-5000家，達到一定規(guī)模銷售額500萬元以上的有1750家。但與世界軸承工業(yè)強國相比，國內企業(yè)軸承生產整體工藝與裝備水平仍較落后，自動化程度普遍不高，大多數企業(yè)，尤其是國有老企業(yè)中作為生產主力的仍是傳統(tǒng)設備，許多技術難題攻關未能取得突破。
[0004]目前，軸承設備專用控制器程序普遍采用封閉式的開發(fā)模式，采用C、VHDL等高級語言編寫核心控制算法，在控制器出廠時固化在EEPROM或者Flash等介質中，軸承設備生產企業(yè)無法對控制算法進行修改，無法針對終端客戶的特殊需求對控制算法進行定制。當新的需求產生時，由軸承設備生產企業(yè)將需求信息傳遞到控制器生產廠家，控制器生產廠家根據需求編寫相應的算法程序。在這種模式下，由于沒有形成一種標準化的邏輯語言組件，在開發(fā)程序過 程中，特別是新的控制器、新的應用模式產生時，很難高效、可靠地開發(fā)出相應的控制算法，對于迅速響應市場帶來不利，市場急需一種高效、可靠的開發(fā)模式。另外，在當前這種開發(fā)模式下，控制器知識產權掌握在控制器開發(fā)商手中，軸承設備企業(yè)不具備知識產權，對于軸承加工控制系統(tǒng)自有品牌的構建、與國外同類產品的市場競爭產生不利影響。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，以便能夠更好地針對軸承加工過程中進行實時編程控制，提高軸承加工的效率，實現自動化軸承加工。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下。
[0007]—種軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個組成部分，硬件系統(tǒng)以智能控制器芯片為核心，結合外圍功能部件，構成軸承自動生產線控制器主板，完成軸承生產線控制程序的運行，同時通過生產線機械裝置，構成生產線控制系統(tǒng)。軟件部分為自動生產線控制器的編程、調試工具，完成控制程序的開發(fā)以及程序的調試、監(jiān)控運行功能。通過該技術，電氣工程師可以方便在設計好的生產線上，實現對生產線運行邏輯的編程，完成針對不同軸承元件所需的不同加工工藝流程的控制需求。
[0008]該系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)包括自動生產線調度模塊、電源模塊、圖編程接口模塊、I/O接口模塊和通信模塊五大部分。[0009]I)自動生產線調度模塊:該模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，采用嵌入式可編程智能芯片為核心，執(zhí)行控制程序達到控制整個生產線的安全可靠運行的目的，主要完成整個系統(tǒng)的數據處理、信號處理、任務調度、系統(tǒng)控制工作，具體包括邏輯信號處理、模擬信號處理、通信數據處理、圖形顯示數據處理、生產線運行管理。
[0010]2)電源模塊:提供整個系統(tǒng)工作電源。不同于普通工業(yè)控制系統(tǒng)，軸承機械屬于精密加工機械，各個功能部件價格昂貴，操作不當容易損壞，控制系統(tǒng)需要高可靠性電源，因此設計電源模塊時，各模塊間的供電需要進行隔離處理以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，同時還應通過周波跌落，群脈沖等EMC測試從而有效保證整個控制系統(tǒng)有效、可靠、穩(wěn)定地運行。系統(tǒng)采用單24V電源工作方式、抗反接電路，用以保證現場使用的方便和安全。
[0011]3)圖編程接口模塊:提供系統(tǒng)人機交互，包括系統(tǒng)工作狀態(tài)、信號顯示、參數設置、報警提示功能。該模塊支持在線組態(tài)技術，用戶可以根據需要選擇顯示內容和方式，在不退出系統(tǒng)運行的情況下可以直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)使修改后的組態(tài)直接生效，而且使用者在生成適合自己需要的應用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼。
[0012]4) I/O接口模塊:系統(tǒng)采用全隔離的輸入數出接口方式，即使在大沖擊、強干擾情況下，IO設備工作異常，也不至于影響核心控制模塊工作，確保在外圍出現不確定因素下保證不會產生不可預料的工作情況。
[0013]5)通信模塊:主要實現系統(tǒng)內部間數據傳遞以及外部RS232串口通信，支持常用通信協(xié)議。
[0014]以上5個模塊構成了軸承自動生產線控制器主板的主體,提供了整個生產線系統(tǒng)的硬件運行平臺，通過智能芯片和外圍部件的合理搭配設計，有效保證了系統(tǒng)安全可靠運行，同時為現場可編程提供了硬件運行環(huán)境。
[0015]該系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)軟件包括引擎驅動生成模塊、圖編輯模塊、編譯生成模塊、下載模塊、在線調試診斷模塊，其中:
O引擎驅動生成模塊:根據系統(tǒng)硬件平臺控制器的體系結構，通過該模塊生成對應的系統(tǒng)引擎，包括系統(tǒng)初始化程序、驅動程序、調度程序等，為控制算法提供接口。
[0016]2)圖編輯模塊:平臺采用圖形化的程序開發(fā)方法，使用圖編程比使用傳統(tǒng)的C語言或匯編語言開發(fā)更直觀、更便捷，且不容易出錯，一般的電氣工程師都可以掌握，從而為現場的更改調試帶來極大的便捷。提供自定義構件的生成方式，為后續(xù)產品開發(fā)、應用調試、維護提供基礎。
[0017]3)編譯生成模塊:將圖編輯模塊編輯的圖形程序編譯生成對應硬件平臺控制器的專用機器語言，嵌入到引擎模塊中，構成系統(tǒng)運行程序。
[0018]4)下載模塊:通過專用的協(xié)議，將編譯生成模塊生成的程序代碼下載到系統(tǒng)硬件平臺中。
[0019]5)在線調試診斷模塊:通過該模塊對控制程序進行現場在線調試診斷，從而有效保證程序的正確性及可靠性。
[0020]該發(fā)明的有益效果在于:
對于傳統(tǒng)的軸承生產線專用控制器，由于程序是由專用控制器廠家出廠時固化，而且處于封閉式的程序開發(fā)模式，軸承設備廠家無法針對不同的加工工藝修改程序，從而限制了新產品的開發(fā)。本發(fā)明開發(fā)的軸承專用控制器，采用開放式設計理念，以滿足軸承設備生產企業(yè)二次開發(fā)控制算法為目標，通過軟硬件結合的設計方式，利用系統(tǒng)軟件平臺，可以便捷地進行現場程序更改、下載、擴展、調試等功能，從而可滿足客戶個性化要求及特殊場合的特殊需求。另外，通過本發(fā)明開發(fā)的軟件平臺或操作器，實現了現場控制程序程序的在線診斷。為滿足維護不當或長時間工作后某些I/o點損壞的可能，可以在現場更改異常邏輯輸入或輸出點到備用點而不用重新修改程序的功能，從而極大提高維護效率縮短維修時間。系統(tǒng)軟件平臺通過圖形化算法設計環(huán)境實現控制算法設計。所有圖元件以控件的形式提供給設計器使用，使用者在設計器上拖放控件來設計梯形圖。
[0021]傳統(tǒng)的專用控制器基本采用C、VHDL等語言開發(fā)控制程序，存在著調試麻煩、很難查清程序中隱含的BUG等問題，特別是引入指針操作后，問題更加嚴重。本發(fā)明采用圖作為基本的邏輯組件，實現基本邏輯控制。圖邏輯組件在平臺設計時經過反復測試，確保正確。編程時，用戶通過拖拉控件的方式實現梯形圖的編輯，只需要關心控制算法的邏輯，無需擔心程序是否存在BUG問題。另外，系統(tǒng)整體程序可采用構件化的設計方式，調試正確的控制算法功能，用戶可以方便的通過平臺提供的構件化設計方法，形成一個功能構件，為后續(xù)產品開發(fā)、調試、維護帶來方便。
[0022]本發(fā)明采用構件化的控制算法開發(fā)思想，提供構件設計模式，通過對生產線功能程序段的提取、整合、規(guī)劃，形成軸承生產線控制專用構件。設計時，所有構件均以控件的形式提供給設計器使用，實現構件和圖基本組件的無縫結合，使用者在設計器上拖放控件來設計圖形程序，方便后續(xù)產品程序開發(fā)及現場調試。
[0023]本發(fā)明將基于圖編程的軸承磨削自動生產線專用控制系統(tǒng)，采用開放式設計理念，軸承設備生產企業(yè)可以根據不同軸承元件所需的不同加工工藝流程，開發(fā)符合要求的控制算法。本發(fā)明將改變目前軸承加工控制系統(tǒng)依賴他人的被動局面，為軸承企業(yè)提供高可靠的控制系統(tǒng)的同時，使得軸承設備生產企業(yè)可以根據用戶的需求定制生產設備，降低控制器成本，提高企業(yè)的競爭力。本發(fā)明不但具有重要的理論價值和現實意義，而且將產生巨大的經濟效益。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。實施例
[0025]本發(fā)明實施例中的軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個組成部分，其中，硬件系統(tǒng)以智能控制器芯片為核心，結合外圍功能部件，構成軸承自動生產線控制器主板，完成軸承生產線控制程序的運行，同時通過生產線機械裝置，構成生產線控制系統(tǒng)。軟件部分為自動生產線控制器的編程、調試工具，完成控制程序的開發(fā)以及程序的調試、監(jiān)控運行功能。
[0026]該系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)包括自動生產線調度模塊、電源模塊、圖編程接口模塊、I/O接口模塊和通信模塊五大部分。
[0027]I)自動生產線調度模塊:該模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，采用嵌入式可編程智能芯片為核心，執(zhí)行控制程序達到控制整個生產線的安全可靠運行的目的，主要完成整個系統(tǒng)的數據處理、信號處理、任務調度、系統(tǒng)控制工作，具體包括邏輯信號處理、模擬信號處理、通信數據處理、圖形顯示數據處理、生產線運行管理。
[0028]2)電源模塊:提供整個系統(tǒng)工作電源。設計電源模塊時，各模塊間的供電需要進行隔離處理以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，同時還應通過周波跌落，群脈沖等EMC測試從而有效保證整個控制系統(tǒng)有效、可靠、穩(wěn)定地運行。系統(tǒng)采用單24V電源工作方式、抗反接電路，用以保證現場使用的方便和安全。
[0029]3)圖編程接口模塊:提供系統(tǒng)人機交互，包括系統(tǒng)工作狀態(tài)、信號顯示、參數設置、報警提示功能。該模塊支持在線組態(tài)技術，用戶可以根據需要選擇顯示內容和方式，在不退出系統(tǒng)運行的情況下可以直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)使修改后的組態(tài)直接生效，而且使用者在生成適合自己需要的應用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼。
[0030]4) I/O接口模塊:系統(tǒng)采用全隔離的輸入數出接口方式，即使在大沖擊、強干擾情況下，IO設備工作異常，也不至于影響核心控制模塊工作，確保在外圍出現不確定因素下保證不會產生不可預料的工作情況。
[0031]5)通信模塊:主要實現系統(tǒng)內部間數據傳遞以及外部RS232串口通信，支持常用通信協(xié)議。
[0032]以上5個模塊構成了軸承自動生產線控制器主板的主體,提供了整個生產線系統(tǒng)的硬件運行平臺，通過智能芯片和外圍部件的合理搭配設計，有效保證了系統(tǒng)安全可靠運行，同時為現場可編程提供了硬件運行環(huán)境。
[0033]該系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)軟件包括引擎驅動生成模塊、圖編輯模塊、編譯生成模塊、下載模塊、在線調試診斷模塊，其中:
O引擎驅動生成模塊:根據系統(tǒng)硬件平臺控制器的體系結構，通過該模塊生成對應的系統(tǒng)引擎，包括系統(tǒng)初始化程序、驅動程序、調度程序等，為控制算法提供接口。
[0034]2)圖編輯模塊:平臺采用圖形化的程序開發(fā)方法，使用圖編程比使用傳統(tǒng)的C語言或匯編語言開發(fā)更直觀、更便捷，且不容易出錯；提供自定義構件的生成方式，為后續(xù)產品開發(fā)、應用調試、維護提供基礎。
[0035]3)編譯生成模塊:將圖編輯模塊編輯的圖形程序編譯生成對應硬件平臺控制器的專用機器語言，嵌入到引擎模塊中，構成系統(tǒng)運行程序。
[0036]4)下載模塊:通過專用的協(xié)議，將編譯生成模塊生成的程序代碼下載到系統(tǒng)硬件平臺中。
[0037]5)在線調試診斷模塊:通過該模塊對控制程序進行現場在線調試診斷，從而有效保證程序的正確性及可靠性。
[0038]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個組成部分，其特征在于:所述硬件系統(tǒng)以智能控制器芯片為核心，結合外圍功能部件，構成軸承自動生產線控制器主板，完成軸承生產線控制程序的運行，同時通過生產線機械裝置，構成生產線控制系統(tǒng)；所述軟件系統(tǒng)為自動生產線控制器的編程、調試工具，完成控制程序的開發(fā)以及程序的調試、監(jiān)控運行功能。
2.根據權利要求1所述的軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，其特征在于:所述硬件系統(tǒng)包括自動生產線調度模塊、電源模塊、圖編程接口模塊、I/O接口模塊和通信模塊五大部分； 所述自動生產線調度模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，采用嵌入式可編程智能芯片為核心，執(zhí)行控制程序達到控制整個生產線的安全可靠運行的目的，主要完成整個系統(tǒng)的數據處理、信號處理、任務調度、系統(tǒng)控制工作，具體包括邏輯信號處理、模擬信號處理、通信數據處理、圖形顯示數據處理、生產線運行管理； 所述電源模塊提供整個系統(tǒng)工作電源，各模塊間的供電進行隔離處理以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，通過周波跌落、群脈沖EMC測試效保證整個控制系統(tǒng)有效、可靠、穩(wěn)定地運行；系統(tǒng)采用單24V電源工作方式、抗反接電路，用以保證現場使用的方便和安全； 所述圖編程接口模塊提供系統(tǒng)人機交互，包括系統(tǒng)工作狀態(tài)、信號顯示、參數設置、報警提示功能，該模塊支持在線組態(tài)技術，用戶能根據需要選擇顯示內容和方式，在不退出系統(tǒng)運行的情況下直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)使修改后的組態(tài)直接生效，使用者在生成適合自己需要的應用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼； 所述I/O接口模塊采用全隔離的輸入數出接口方式； 所述通信模塊實現系統(tǒng)內部間數據傳遞以及外部RS232串口通信，支持常用通信協(xié)議。
3.根據權利要求1所述的軸承加工圖編程專用控制系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件系統(tǒng)包括引擎驅動生成模塊、圖編輯模塊、編譯生成模塊、下載模塊、在線調試診斷模塊； 所述引擎驅動生成模塊根據系統(tǒng)硬件平臺控制器的體系結構，通過該模塊生成對應的系統(tǒng)引擎，包括系統(tǒng)初始化程序、驅動程序、調度程序等，為控制算法提供接口 ； 所述圖編輯模塊平臺采用圖形化的程序開發(fā)方法，使用圖編程比使用傳統(tǒng)的C語言或匯編語言開發(fā)更直觀、更便捷，且不容易出錯；提供自定義構件的生成方式，為后續(xù)產品開發(fā)、應用調試、維護提供基礎； 所述編譯生成模塊將圖編輯模塊編輯的圖形程序編譯生成對應硬件平臺控制器的專用機器語言，嵌入到引擎模塊中，構成系統(tǒng)運行程序； 所述下載模塊通過專用的協(xié)議，將編譯生成模塊生成的程序代碼下載到系統(tǒng)硬件平臺中； 所述在線調試診斷模塊對控制程序進行現場在線調試診斷，從而有效保證程序的正確性及可靠性。
【文檔編號】G05B19/414GK103984291SQ201410201594
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權日:2014年5月13日
【發(fā)明者】凌建鋒, 趙文龍, 任沙浦, 朱金芳 申請人:浙江東盛精密機械有限公司