專利名稱：汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)汽車直流電機(jī)生產(chǎn)品種日益繁多，生產(chǎn)品種的頻繁更替造成生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證；而進(jìn)口的全自動(dòng)化電機(jī)生產(chǎn)流水線由于只能適應(yīng)大批量單一產(chǎn)品的生產(chǎn)，因此使用上受到限制。隨著制造系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、模塊化及可重組性發(fā)展，可重組的生產(chǎn)線控制方法通過(guò)將不同產(chǎn)品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)線各構(gòu)件的自適應(yīng)重組調(diào)整來(lái)解決多品種、變批量的汽車電機(jī)生產(chǎn)。汽車電機(jī)生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)是不同產(chǎn)品的工藝相似度高，各道工序的加工設(shè)備針對(duì)不同型號(hào)一般只需重構(gòu)部分設(shè)備構(gòu)件及參數(shù)即可滿足新型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00310108738.1，發(fā)明名稱為可重構(gòu)裝配系統(tǒng)控制方法。該專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N可重構(gòu)裝配系統(tǒng)的控制方法，該技術(shù)采用模塊化控制，易于系統(tǒng)重構(gòu)。但該發(fā)明僅提出了一種控制方法，只適用于產(chǎn)品裝配生產(chǎn)過(guò)程且未涉及控制系統(tǒng)。在進(jìn)一步的檢索中，至今尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題“汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)”相同或者類似的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)中的不足和缺陷，提供一種汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，使其能夠?qū)芍亟M汽車電機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中要求控制的各個(gè)數(shù)據(jù)、需要控制的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行控制。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括主控計(jì)算機(jī)、工業(yè)用交換機(jī)、至少一條現(xiàn)場(chǎng)總線、雙絞線電纜、可拼接安裝線槽、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器、加工設(shè)備控制器、工位顯示器。主控計(jì)算機(jī)通過(guò)工業(yè)用交換機(jī)和雙絞線電纜與企業(yè)車間內(nèi)部局域網(wǎng)以及車間現(xiàn)場(chǎng)總線連接。加工設(shè)備控制器和工位顯示器通過(guò)RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器接入現(xiàn)場(chǎng)總線；加工設(shè)備控制器自帶以太網(wǎng)模塊或工控機(jī)控制可直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線。
所述的工業(yè)用交換機(jī)主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的暢通?？蛇B接的加工設(shè)備數(shù)量由工業(yè)用交換機(jī)的RJ45口數(shù)量決定。
所述的雙絞線電纜是網(wǎng)絡(luò)的物理載體，主要實(shí)現(xiàn)車間數(shù)據(jù)的雙向傳送。
所述的可拼接安裝線槽主要是雙絞線的固定安裝和保護(hù)雙絞線的。
所述的RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器是負(fù)責(zé)將RS232格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為TCP/IP格式的數(shù)據(jù)，主要作用是將從加工設(shè)備控制器的串口讀出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為現(xiàn)場(chǎng)總線可以傳送的數(shù)據(jù)。
所述的加工設(shè)備控制器負(fù)責(zé)控制加工設(shè)備。
所述的現(xiàn)場(chǎng)總線接連的設(shè)備包括汽車電機(jī)生產(chǎn)線各工位加工設(shè)備控制器、工位顯示器。
所述的主控計(jì)算機(jī)是一般的PC機(jī)或筆記本電腦裝上基于組態(tài)原理的組態(tài)軟件模塊形成的，該模塊包括前臺(tái)通信控制軟件、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)以及車間控制界面，前臺(tái)通信控制軟件用來(lái)實(shí)現(xiàn)車間控制界面通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與加工設(shè)備控制器的通訊連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通訊，前臺(tái)通信控制軟件主要是封裝好的不同加工設(shè)備通訊物理層的驅(qū)動(dòng)程序，各種加工設(shè)備的通訊物理層驅(qū)動(dòng)程序由各個(gè)加工設(shè)備的生產(chǎn)廠家提供；后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)儲(chǔ)存從加工設(shè)備控制器獲取的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)；車間控制界面根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顯示車間加工設(shè)備控制器的加工情況，該界面中設(shè)置了生產(chǎn)配方界面，生產(chǎn)配方是為生產(chǎn)某一個(gè)特定產(chǎn)品，對(duì)加工設(shè)備控制器進(jìn)行的特殊配置，包括加工參數(shù)、加工工裝、加工時(shí)間。生產(chǎn)配方能通過(guò)前臺(tái)通信控制軟件傳達(dá)到加工設(shè)備控制器，用來(lái)修改加工設(shè)備控制器內(nèi)的參數(shù)。
通過(guò)車間控制界面設(shè)置不同的生產(chǎn)配方，并將該配方名字排序保存起來(lái)供不同產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)調(diào)用。當(dāng)接收到相應(yīng)的產(chǎn)品生產(chǎn)要求時(shí)，確定當(dāng)前任務(wù)并采用相應(yīng)的生產(chǎn)配方通過(guò)前臺(tái)通信控制軟件來(lái)改變加工設(shè)備控制器的參數(shù)。配方信息同時(shí)通過(guò)前臺(tái)通信控制軟件傳送到工位顯示器，供未能自動(dòng)調(diào)整的加工設(shè)備構(gòu)件通過(guò)人工進(jìn)行更替。加工設(shè)備控制器通過(guò)前臺(tái)通信控制軟件將加工實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
所述的工位顯示器是一個(gè)液晶顯示器，主要作用是顯示從主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的該工位要完成的各種加工參數(shù)。具體的，各加工設(shè)備的工位顯示器顯示主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的組態(tài)配方并且將加工信息通過(guò)觸摸屏輸入傳回主控計(jì)算機(jī)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，供組態(tài)軟件分析和監(jiān)控。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在主控計(jì)算機(jī)上采用了基于組態(tài)原理的組態(tài)軟件模塊并在車間現(xiàn)場(chǎng)增加了工位顯示器。能以最小的設(shè)備冗余量達(dá)到盡可能多型號(hào)的汽車電機(jī)生產(chǎn)，快速響應(yīng)市場(chǎng)變化。具有組態(tài)功能的控制模塊采用了生產(chǎn)配方這種模塊化方式易于重組?？刂颇K、數(shù)據(jù)庫(kù)以及監(jiān)控界面共同組成了汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線的控制平臺(tái)，將汽車電機(jī)生產(chǎn)型號(hào)加工工藝與生產(chǎn)配方綁定，有利于產(chǎn)品更替時(shí)的準(zhǔn)確信息控制。工位顯示器的設(shè)立為未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的加工設(shè)備提供了人工操作的接口。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，滿足汽車電機(jī)多種型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)，容易擴(kuò)展，投入成本低，實(shí)現(xiàn)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性和可重組性。在生產(chǎn)能力和生產(chǎn)功能要求發(fā)生變化時(shí)，能通過(guò)控制系統(tǒng)的快速重組滿足生產(chǎn)需求。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明組態(tài)控制的工作過(guò)程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，圖中1為車間控制層，2為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。
汽車電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線上有六道加工工序形成流水線布局，不同產(chǎn)品的加工是通過(guò)主控計(jì)算機(jī)下達(dá)不同的組態(tài)配方完成構(gòu)件更替和加工參數(shù)修改，開始生產(chǎn)。
(1)車間控制層包括主控計(jì)算機(jī)和工業(yè)用交換機(jī)。主控計(jì)算機(jī)是設(shè)有基于組態(tài)原理的組態(tài)軟件模塊的PC機(jī)或筆記本電腦。通過(guò)雙絞線電纜與工業(yè)用交換機(jī)連接。一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)能控制的加工設(shè)備數(shù)量決定于工業(yè)用交換機(jī)的RJ45口數(shù)量，例如，思科的以太網(wǎng)交互器有32口，則可以通過(guò)以太網(wǎng)總線連接32臺(tái)加工設(shè)備，交換機(jī)大小的選擇由需控制的加工設(shè)備決定。由于以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線的有效傳送距離很大，能適用于分布較遠(yuǎn)的車間設(shè)備布局。
車間控制層用來(lái)完成車間系統(tǒng)配置，設(shè)定主控計(jì)算機(jī)與各臺(tái)加工設(shè)備之間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)建立后，根據(jù)操作人員命令，可讀取加工設(shè)備控制器的數(shù)據(jù)文件和配方文件，開始工作。
(2)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層包括以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線、雙絞線電纜、可拼接安裝線槽、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器、加工設(shè)備控制器、加工設(shè)備的各個(gè)可更替構(gòu)件、工位顯示器?，F(xiàn)場(chǎng)總線通過(guò)雙絞線連接到工業(yè)用交換機(jī)，總線連接的加工設(shè)備分別為兩臺(tái)壓力機(jī)、一臺(tái)繞線機(jī)、一臺(tái)電焊機(jī)、一臺(tái)檢驗(yàn)機(jī)、一臺(tái)校直機(jī)以及各工位帶觸摸屏的顯示器。其中，壓力機(jī)通過(guò)西門子PLC200含以太網(wǎng)模塊CP243-1，可直接接入以太網(wǎng)總線，校直機(jī)通過(guò)工控機(jī)網(wǎng)卡直接接入以太網(wǎng)總線，工位顯示器需要通過(guò)RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器接入以太網(wǎng)總線。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到總線，如工位顯示設(shè)備、加工設(shè)備控制器等，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連接控制?？偩€上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序存儲(chǔ)在主控計(jì)算機(jī)中，并由主控計(jì)算機(jī)執(zhí)行。
如圖2所示，是組態(tài)控制模塊的工作過(guò)程圖。
本發(fā)明中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、加工設(shè)備及構(gòu)件、組態(tài)控制軟件按照以上的描述準(zhǔn)備完畢后，首先要建立基于組態(tài)原理的組態(tài)軟件模塊與現(xiàn)場(chǎng)加工設(shè)備建立通訊。
組態(tài)模塊與西門子PLC200的通訊通過(guò)OPC模式實(shí)現(xiàn)，建立步驟如下；(1)PLC200安裝OPC Server軟件，組態(tài)模塊端安裝STEP7軟件以及PC ACCESS軟件；(2)為PLC200的以太網(wǎng)模塊分配IP地址及子網(wǎng)掩碼地址；(3)配置主控計(jì)算機(jī)端地址；(4)設(shè)立PC ACCESS通訊端口，添加被控制的PLC；(5)組態(tài)模塊中選擇OPC服務(wù)器，打開PLC200的OPC Server。
組態(tài)模塊與工控機(jī)的通訊工控機(jī)上采用windows95作為操作系統(tǒng)，只需按普通的計(jì)算機(jī)之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議互連設(shè)置。
完成上述步驟后，控制系統(tǒng)就可以開始工作。總控計(jì)算機(jī)根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃讀入生產(chǎn)計(jì)劃文件并調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)照目前生產(chǎn)現(xiàn)狀，判斷是否需要重構(gòu)，如需要?jiǎng)t重新生成配方文件，配方文件下達(dá)到各加工工位，自動(dòng)調(diào)整加工程序參數(shù)、加工設(shè)備構(gòu)件并將相關(guān)工位信息顯示在工位顯示器上，如不需要調(diào)整則直接將生產(chǎn)信息顯示在工位顯示器上。
加工開始后，加工設(shè)備控制器把加工過(guò)程狀態(tài)數(shù)據(jù)及日志文件等各種操作信息反饋到主控計(jì)算機(jī)的控制軟件，主控計(jì)算機(jī)上以進(jìn)行條、報(bào)表及日志等方式表示，反饋給控制者，幫助其做出下一步控制決策。
權(quán)利要求
1.一種汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計(jì)算機(jī)、工業(yè)用交換機(jī)、至少一條現(xiàn)場(chǎng)總線、雙絞線電纜、可拼接安裝線槽、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器、加工設(shè)備控制器、工位顯示器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)工業(yè)用交換機(jī)和雙絞線電纜與企業(yè)車間內(nèi)部局域網(wǎng)以及車間現(xiàn)場(chǎng)總線連接，加工設(shè)備控制器和工位顯示器通過(guò)RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器接入現(xiàn)場(chǎng)總線；加工設(shè)備控制器自帶以太網(wǎng)模塊或工控機(jī)控制可直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征是，所述的主控計(jì)算機(jī)，是PC機(jī)或筆記本電腦裝上組態(tài)原理的組態(tài)軟件模塊形成的，該組態(tài)軟件模塊包括前臺(tái)通信控制軟件、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)以及車間控制界面，前臺(tái)通信控制軟件用來(lái)實(shí)現(xiàn)車間控制界面通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與加工設(shè)備控制器的通訊連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通訊；后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)儲(chǔ)存從加工設(shè)備控制器獲取的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)；車間控制界面根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顯示車間加工設(shè)備控制器的加工情況，該界面中設(shè)置了生產(chǎn)配方界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征是，所述的車間控制界面中，生產(chǎn)配方是為生產(chǎn)某一個(gè)特定產(chǎn)品，對(duì)加工設(shè)備控制器進(jìn)行的特殊配置，包括加工參數(shù)、加工工裝、加工時(shí)間，生產(chǎn)配方能通過(guò)前臺(tái)通信控制軟件傳達(dá)到加工設(shè)備控制器，用來(lái)修改加工設(shè)備控制器內(nèi)的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征是，所述的工業(yè)用交換機(jī)主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的暢通，可連接的加工設(shè)備數(shù)量由工業(yè)用交換機(jī)的RJ45口數(shù)量決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征是，所述的RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)接器負(fù)責(zé)將RS232格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為TCP/IP格式的數(shù)據(jù)，將從加工設(shè)備控制器的串口讀出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為現(xiàn)場(chǎng)總線能傳送的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其特征是，各加工設(shè)備的工位顯示器顯示主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的組態(tài)配方并且將加工信息通過(guò)觸摸屏輸入傳回主控計(jì)算機(jī)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，供組態(tài)軟件分析和監(jiān)控。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的汽車電機(jī)可重組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，包括主控計(jì)算機(jī)、工業(yè)用交換機(jī)、至少一條現(xiàn)場(chǎng)總線、雙絞線電纜、可拼接安裝線槽、RS232－TCP/IP轉(zhuǎn)接器、加工設(shè)備控制器、工位顯示器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)工業(yè)用交換機(jī)和雙絞線電纜與企業(yè)車間內(nèi)部局域網(wǎng)以及車間現(xiàn)場(chǎng)總線連接，加工設(shè)備控制器和工位顯示器通過(guò)RS232－TCP/IP轉(zhuǎn)接器接入現(xiàn)場(chǎng)總線；加工設(shè)備控制器自帶以太網(wǎng)模塊或工控機(jī)控制可直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，滿足汽車電機(jī)多種型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)，容易擴(kuò)展，投入成本低，實(shí)現(xiàn)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性和可重組性。在生產(chǎn)能力和生產(chǎn)功能要求發(fā)生變化時(shí)，能通過(guò)控制系統(tǒng)的快速重組滿足生產(chǎn)需求。
文檔編號(hào)G06F17/00GK1773405SQ20051003065
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者李愛(ài)平, 符育剛, 謝楠, 劉雪梅, 徐立云, 張為民, 殷沂柏, 唐桂芬, 崔艷偉, 朱笑奔, 沈浩然 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué), 上海航天汽車機(jī)電股份有限公司