專利名稱：基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線在摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用，采用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行分散控制，屬輸送機(jī)控制
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的PLC集中控制方式，所有的數(shù)字量與模擬量I/O點(diǎn)均從PLC柜內(nèi)接線，存在布線復(fù)雜、檢查與維護(hù)工作量大的缺點(diǎn)，且此種控制方式對(duì)控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)增加時(shí)，控制器的效率和可靠性將急劇下降。已不適應(yīng)此輸送系統(tǒng)的控制要求。
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)，是繼操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC、集散控制系統(tǒng)DCS后的新一代控制系統(tǒng)，它用現(xiàn)場(chǎng)總線這一開放的，具有可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器及儀表設(shè)備互連，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，同時(shí)控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，F(xiàn)CS實(shí)質(zhì)是一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線通過連線在設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)信息，把傳感器、按鈕、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等連接到控制器、或PLC或工業(yè)計(jì)算機(jī)上。通過相互通信共同執(zhí)行測(cè)量和控制任務(wù)?？偩€上的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備包括按鈕、傳感器、接觸器、變送器、閥門等，傳輸其位置狀態(tài)、參數(shù)值等數(shù)據(jù)；總線上的輸出數(shù)據(jù)用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈、接觸器、開關(guān)、閥門等。
總線將分散的有通信能力的測(cè)量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展迅速，目前已開發(fā)出有40多種現(xiàn)場(chǎng)總線，如Interbus、Bitbus、Profitbus、DeViceNet、MODbus、Arcnet、P-Net、FIP、ISP、CC-Link等。
摩擦式輸送機(jī)是用兩個(gè)滾輪緊壓工件，通過接觸面間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低，因而有著較大的應(yīng)用范圍。
在摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中，摩擦式輸送機(jī)的數(shù)量多、分布范圍廣，早期采用的傳統(tǒng)的PLC集中控制方式已不適應(yīng)此輸送系統(tǒng)的控制要求。
傳統(tǒng)的PLC集中控制方式，所有的數(shù)字量與模擬量I/O點(diǎn)均從PLC柜內(nèi)接線，存在布線復(fù)雜、檢查與維護(hù)工作量大的缺點(diǎn)，且此種控制方式對(duì)控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)增加時(shí)，控制器的效率和可靠性將急劇下降。已不適應(yīng)此輸送系統(tǒng)的控制要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題，提出一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行工件輸送并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)。在摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中采用總線控制技術(shù)，在保證系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)，使設(shè)計(jì)、組態(tài)、安裝、調(diào)試非常簡(jiǎn)便，使系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)充更加方便。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是包括輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，它們通過現(xiàn)場(chǎng)總線和Ethernet連接在一起。其中輸送系統(tǒng)包括用于工件輸送的摩擦式輸送機(jī)、停止器、道岔、升降機(jī)以及多個(gè)檢測(cè)單元；控制系統(tǒng)包括PLC(主站)和現(xiàn)場(chǎng)控制模塊(分站)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)，其上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)，用于通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制上述輸送系統(tǒng)的傳輸；輸出系統(tǒng)基于EtherNet網(wǎng)絡(luò)，用于PLC(主站)與EtherNet上的計(jì)算機(jī)連接，應(yīng)用組態(tài)軟件可以顯示各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、自動(dòng)故障報(bào)警，紀(jì)錄故障點(diǎn)，調(diào)出相關(guān)的控制程序。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線，它與傳統(tǒng)控制方法相比，具有如下的特點(diǎn)1.一對(duì)N結(jié)構(gòu)一對(duì)傳輸線，N臺(tái)設(shè)備，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)，這使得接線簡(jiǎn)單，工程周期短，安裝費(fèi)用低接線容易。如果增加現(xiàn)場(chǎng)摩擦式輸送機(jī)，只需增加現(xiàn)場(chǎng)分站，無需對(duì)控制柜進(jìn)行硬件上的改動(dòng)。
2.可靠性高數(shù)字信號(hào)傳輸抗干擾能力強(qiáng)，精度高。
3.互換性用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價(jià)格比最優(yōu)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并將不同品牌的設(shè)備互連。即使某臺(tái)設(shè)備故障，換上其它品牌的同類設(shè)備照常工作，實(shí)現(xiàn)“即接即用”。
4.互操作性用戶把不同制造商的各種品牌的儀表集成在一起，進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制回路。用戶不必絞盡腦汁，為集成不同品牌的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花費(fèi)力氣或增加額外投資。
5.開放式系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)都是公開的，所有制造商都必須遵循。這樣用戶可以自由集成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連又可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連；另外，用戶可極其方便地共享數(shù)據(jù)庫。
6.防護(hù)等級(jí)高許多總線節(jié)點(diǎn)具有IP67的防護(hù)等級(jí)，具有防水、防塵、抗振動(dòng)的特性，可以直接安裝于工業(yè)設(shè)備上，大量減少了現(xiàn)場(chǎng)接線箱，使系統(tǒng)美觀而實(shí)用。
總之，在摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中采用總線控制技術(shù)，在保證系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)，使設(shè)計(jì)、組態(tài)、安裝、調(diào)試非常簡(jiǎn)便，使系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)充更加方便。


圖1是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)平面圖；圖2是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
圖3是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中的輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)中的輸出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是惻頂機(jī)、移載機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的控制流程框圖。
圖中的1是升降機(jī)，2是摩擦式輸送機(jī)，3是軌道，4是停止器，5是工件儲(chǔ)存區(qū)，6是道岔，7是監(jiān)視計(jì)算機(jī)，8是主站，9是人機(jī)界面，10是Ethernet，11是現(xiàn)場(chǎng)總線，12是摩擦式輸送機(jī)控制盒，13是IP20分站，14是IP67分站，15是摩擦式輸送機(jī)電機(jī)，16是光電開關(guān)，17是電磁閥，18是接近開關(guān)，19是側(cè)頂機(jī)，20是板鏈，21是電源線，22是帶熱脫扣的斷路器，23是接觸器，24是直流穩(wěn)壓電源，25是按鈕，26是操作盒，27是指示燈，28是報(bào)警器，29是側(cè)頂機(jī)，30是移載機(jī)，31是伸縮叉，32是臺(tái)車，33是工件，34是頂架。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，主站PLC通過Ethernet網(wǎng)連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并采用人機(jī)界面作現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
其結(jié)構(gòu)是包括輸送系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)2和輸出系統(tǒng)3，它們通過現(xiàn)場(chǎng)總線和Ethernet連接在一起。其中輸送系統(tǒng)1包括用于工件輸送的摩擦式輸送機(jī)、停止器、道岔、升降機(jī)及多個(gè)檢測(cè)單元。摩擦式輸送機(jī)是整個(gè)輸送線的主體，安裝于軌道上；停止器也安裝于軌道上，可阻擋工件，當(dāng)其打開時(shí)，停止器前的摩擦式輸送機(jī)才能運(yùn)行；道岔用于調(diào)整工件的進(jìn)出順序或拉出工件維修，只有當(dāng)?shù)啦硗耆虻街钡阑驈澋罆r(shí)，道岔前的摩擦式輸送機(jī)才能運(yùn)行；升降機(jī)用于不同輸送線之間的工件轉(zhuǎn)載，升降機(jī)內(nèi)軌道上裝有摩擦式輸送機(jī)，把工件送入升降機(jī)內(nèi)；檢測(cè)單元安裝于支撐工件的吊具或臺(tái)車上，通過檢測(cè)單元碰觸安裝于軌道上的開關(guān)，給控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，使摩擦式輸送機(jī)啟動(dòng)和停止。
輸送系統(tǒng)還包括CPC鏈，CPC鏈的節(jié)拍可調(diào)整，多用于人工作業(yè)工位；用于精確定位的定位裝置；用于工件移動(dòng)時(shí)用的側(cè)頂機(jī)、移載機(jī)，摩擦式輸送機(jī)把裝有工件的臺(tái)車輸送至側(cè)頂機(jī)內(nèi)，側(cè)頂機(jī)的頂架上升，托起工件，移載機(jī)上的伸縮叉伸出，側(cè)頂機(jī)的頂架下降，工件落在伸縮叉上后伸縮叉縮回，移載機(jī)帶工件向另一側(cè)頂機(jī)運(yùn)行到位后伸縮叉反向伸出，另一側(cè)頂機(jī)的頂架上升，托起工件，伸縮叉縮回，側(cè)頂機(jī)的頂架下降，工件落在另一臺(tái)車上。設(shè)備數(shù)量多，具有高度的分散性，這導(dǎo)致I/O點(diǎn)數(shù)多，控制線路長(zhǎng)，須采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)2包括主站PLC和分站現(xiàn)場(chǎng)控制模塊，PLC與分站現(xiàn)場(chǎng)控制模塊(Mitsubishi、Siemens、Omron、AB、Schneider)，主要使用的分站現(xiàn)場(chǎng)控制模塊(Mitsubishi、Siemens、Omron、Turck、P+F)；基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)，其上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)，用于通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制上述輸送系統(tǒng)的傳輸。
輸出系統(tǒng)包括指示燈、電磁閥，指示燈位于現(xiàn)場(chǎng)操作盒上，顯示本地輸送線的工作狀態(tài)，電磁閥位于個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的氣動(dòng)元件上。將主站PLC與EtherNet上的計(jì)算機(jī)連接，應(yīng)用組態(tài)軟件可以顯示各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、自動(dòng)故障報(bào)警，紀(jì)錄故障點(diǎn)，調(diào)出相關(guān)的控制程序，并可規(guī)定工件出入儲(chǔ)存區(qū)的順序。
摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，常用于工件的儲(chǔ)存與排序，輸送線的任務(wù)就是把工件按照人的要求從位置A移向位置B，作為主體的摩擦式輸送機(jī)，動(dòng)作方式簡(jiǎn)單，只需傳送工件即可，其它功能(如定位、移載、排序等)是由其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)同樣功能的往往是相同類型的設(shè)備，所以整個(gè)生產(chǎn)線的設(shè)備類型有限而依靠控制來實(shí)現(xiàn)參數(shù)不同的功能。在此以工件儲(chǔ)存摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程為例(此部分包括幾個(gè)典型的輸送設(shè)備)，來說明控制任務(wù)是如何通過基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。
摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)就是把工件按照人的要求從升降機(jī)A，通過工件儲(chǔ)存區(qū)按工件類型進(jìn)行排序，最后按要求依次從升降機(jī)B處移走，如圖1所示。
每個(gè)工件都帶有一個(gè)可讀寫的載碼體，記錄了工件的信息(如顏色、類型、編號(hào)等)。在升降機(jī)A與工件儲(chǔ)存區(qū)的出入口，都裝有識(shí)別系統(tǒng)，升降機(jī)A的識(shí)別系統(tǒng)可把工件的信息寫入載碼體中，工件儲(chǔ)存區(qū)出入口的識(shí)別系統(tǒng)，可對(duì)工件上的載碼體進(jìn)行掃描，并把信息通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳遞給PLC，PLC可根據(jù)要求(此要求可由計(jì)算機(jī)也可由人機(jī)界面進(jìn)行規(guī)定，可隨時(shí)更改)對(duì)工件的出入儲(chǔ)存區(qū)的順序進(jìn)行控制。
對(duì)照?qǐng)D2，摩擦式輸送機(jī)安裝在軌道上，并按順序被劃分成多組，每組可有一個(gè)或多個(gè)摩擦式輸送機(jī)，每組摩擦式輸送機(jī)設(shè)一個(gè)控制盒，控制此組摩擦式輸送機(jī)的起動(dòng)和停止，每個(gè)摩擦式輸送機(jī)旁都有一個(gè)光電開關(guān)用于檢測(cè)是否有工件在此處，并把信號(hào)輸入此組摩擦式輸送機(jī)控制盒的分站中；道岔需設(shè)直道、彎道、出道岔檢測(cè)開關(guān)；停止器需設(shè)占位、開端、閉端、復(fù)位檢測(cè)開關(guān)，升降機(jī)需設(shè)上到位、下到位、上升減速、下降減速、上升限位、下降限位以及斷鏈保護(hù)檢測(cè)開關(guān)，減速點(diǎn)的使用一般都起到緩沖高速的作用。在貫通上下樓層的升降機(jī)旁側(cè)還需布置作業(yè)人員侵入的檢測(cè)點(diǎn)，以防事故發(fā)生。
計(jì)算機(jī)、PLC通過各個(gè)分站與輸送系統(tǒng)中的各個(gè)檢測(cè)單元進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換傳輸。計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線之間是不能直接連接的，現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)開關(guān)分布非常分散，而這些檢測(cè)點(diǎn)的信息需要輸入到位于控制柜中的PLC，現(xiàn)場(chǎng)總線方式相當(dāng)于把輸入輸出(I/O)模塊放到了現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)可以近距離把信號(hào)送到輸入模塊，指示燈和電磁閥等需要的輸出信號(hào)也可以就近從輸出模塊中獲得；并且可以現(xiàn)場(chǎng)的控制模塊為核心就近組成控制回路對(duì)摩擦式輸送機(jī)進(jìn)行控制，大大減少了控制柜內(nèi)的控制回路和現(xiàn)場(chǎng)的布線。
從圖2中看出現(xiàn)場(chǎng)總線采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是線型，實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)總線還可以選星型或者樹型，不同的現(xiàn)場(chǎng)總線可采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是不同的。
權(quán)利要求
1.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，其特征是包括輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，它們通過現(xiàn)場(chǎng)總線和Ethernet連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，其特征是輸送系統(tǒng)包括用于工件輸送的摩擦式輸送機(jī)、停止器、道岔、升降機(jī)及多個(gè)檢測(cè)單元，摩擦式輸送機(jī)是整個(gè)輸送線的主體，安裝于軌道上；停止器也安裝于軌道上；道岔在直道或彎道上，升降機(jī)內(nèi)軌道上裝有摩擦式輸送機(jī)；檢測(cè)單元安裝于支撐工件的吊具或臺(tái)車上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，其特征是輸送系統(tǒng)還包括用于作業(yè)的CPC鏈，用于工件移動(dòng)時(shí)用的側(cè)頂機(jī)、移載機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，其特征是控制系統(tǒng)包括主站PLC和分站現(xiàn)場(chǎng)控制模塊、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)系統(tǒng)，其特征是輸出系統(tǒng)包括指示燈、控制閥，指示燈位于現(xiàn)場(chǎng)操作盒上，電磁閥位于個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的氣動(dòng)元件上；主站PLC與EtherNet上的計(jì)算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的摩擦式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是包括輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，它們通過現(xiàn)場(chǎng)總線和Ethernet連接在一起。輸送系統(tǒng)包括用于工件輸送的摩擦式輸送機(jī)、停止器、道岔、升降機(jī)以及多個(gè)檢測(cè)單元；控制系統(tǒng)包括PLC(主站)和現(xiàn)場(chǎng)控制模塊(分站)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)，其上連接的輸入設(shè)備有按鈕、急停開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)，用于通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制上述輸送系統(tǒng)的傳輸；輸出系統(tǒng)基于EtherNet網(wǎng)絡(luò)，用于PLC(主站)與EtherNet上的計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在保證系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)，使設(shè)計(jì)、組態(tài)、安裝、調(diào)試非常簡(jiǎn)便，使系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)充更加方便。
文檔編號(hào)B65G17/20GK1843871SQ20061004026
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者劉黎明, 丁孟喜, 楊雷, 陳秋婕 申請(qǐng)人:江蘇天奇物流系統(tǒng)工程股份有限公司