專利名稱：基于現場總線的摩擦式輸送機系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是基于現場總線的摩擦式輸送機系統，現場總線在摩擦式輸送機系統上的應用，采用現場總線進行分散控制，屬輸送機控制
背景技術：
傳統的PLC集中控制方式，所有的數字量與模擬量I/O點均從PLC柜內接線，存在布線復雜、檢查與維護工作量大的缺點，且此種控制方式對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，當系統任務增加時，控制器的效率和可靠性將急劇下降。已不適應此輸送系統的控制要求。
現場總線控制系統FCS(Fieldbus Control System)，是繼操作指導控制系統、直接數字控制系統DDC、集散控制系統DCS后的新一代控制系統，它用現場總線這一開放的，具有可互操作的網絡將現場各控制器及儀表設備互連，構成現場總線控制系統，同時控制功能徹底下放到現場，降低了安裝成本和維護費用。因此，FCS實質是一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統。
現場總線通過連線在設備之間傳遞數據信息，把傳感器、按鈕、執行機構等連接到控制器、或PLC或工業計算機上。通過相互通信共同執行測量和控制任務。總線上的數據輸入設備包括按鈕、傳感器、接觸器、變送器、閥門等，傳輸其位置狀態、參數值等數據；總線上的輸出數據用于驅動信號燈、接觸器、開關、閥門等。
總線將分散的有通信能力的測量控制設備作為網絡節點，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務的控制網絡。
現場總線發展迅速，目前已開發出有40多種現場總線，如Interbus、Bitbus、Profitbus、DeViceNet、MODbus、Arcnet、P-Net、FIP、ISP、CC-Link等。
摩擦式輸送機是用兩個滾輪緊壓工件，通過接觸面間的摩擦力傳遞運動和動力的。由于其結構簡單、制造容易、運轉平穩、噪聲低，因而有著較大的應用范圍。
在摩擦式輸送機系統中，摩擦式輸送機的數量多、分布范圍廣，早期采用的傳統的PLC集中控制方式已不適應此輸送系統的控制要求。
傳統的PLC集中控制方式，所有的數字量與模擬量I/O點均從PLC柜內接線，存在布線復雜、檢查與維護工作量大的缺點，且此種控制方式對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，當系統任務增加時，控制器的效率和可靠性將急劇下降。已不適應此輸送系統的控制要求。
發明內容
本發明的目的在于針對上述存在問題，提出一種基于現場總線進行工件輸送并實現自動化控制的摩擦式輸送機系統。在摩擦式輸送機系統中采用總線控制技術，在保證系統的可靠性的同時，使設計、組態、安裝、調試非常簡便，使系統維護、設備更換和系統擴充更加方便。
本發明的技術解決方案其結構是包括輸送系統、控制系統和輸出系統，它們通過現場總線和Ethernet連接在一起。其中輸送系統包括用于工件輸送的摩擦式輸送機、停止器、道岔、升降機以及多個檢測單元；控制系統包括PLC(主站)和現場控制模塊(分站)，基于現場總線的網絡，其上連接的輸入設備有按鈕、急停開關、接近開關、光電開關、行程開關，用于通過現場總線網絡控制上述輸送系統的傳輸；輸出系統基于EtherNet網絡，用于PLC(主站)與EtherNet上的計算機連接，應用組態軟件可以顯示各生產設備的運行狀態、運行參數、自動故障報警，紀錄故障點，調出相關的控制程序。
本發明的優點由于本發是基于現場總線，它與傳統控制方法相比，具有如下的特點1.一對N結構一對傳輸線，N臺設備，雙向傳輸多個信號，這使得接線簡單，工程周期短，安裝費用低接線容易。如果增加現場摩擦式輸送機，只需增加現場分站，無需對控制柜進行硬件上的改動。
2.可靠性高數字信號傳輸抗干擾能力強，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格比最優的現場設備，并將不同品牌的設備互連。即使某臺設備故障，換上其它品牌的同類設備照常工作，實現“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，進行統一組態，構成所需的控制回路。用戶不必絞盡腦汁，為集成不同品牌的產品而在硬件或軟件上花費力氣或增加額外投資。
5.開放式系統現場總線為開放式互連網絡，所有技術和標準都是公開的，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絡，既可與同層網絡互連又可與不同層網絡互連；另外，用戶可極其方便地共享數據庫。
6.防護等級高許多總線節點具有IP67的防護等級，具有防水、防塵、抗振動的特性，可以直接安裝于工業設備上，大量減少了現場接線箱，使系統美觀而實用。
總之，在摩擦式輸送機系統中采用總線控制技術，在保證系統的可靠性的同時，使設計、組態、安裝、調試非常簡便，使系統維護、設備更換和系統擴充更加方便。
圖1是基于現場總線的摩擦式輸送機系統的現場平面圖；圖2是基于現場總線的摩擦式輸送機系統的示意圖。
圖3是基于現場總線的摩擦式輸送機系統中的輸送系統的結構示意圖。
圖4是基于現場總線的摩擦式輸送機系統中的控制系統的結構示意圖。
圖5是基于現場總線的摩擦式輸送機系統中的輸出系統的結構示意圖。
圖6是惻頂機、移載機的結構示意圖。
圖7是基于現場總線的摩擦式輸送機系統的控制流程框圖。
圖中的1是升降機，2是摩擦式輸送機，3是軌道，4是停止器，5是工件儲存區，6是道岔，7是監視計算機，8是主站，9是人機界面，10是Ethernet，11是現場總線，12是摩擦式輸送機控制盒，13是IP20分站，14是IP67分站，15是摩擦式輸送機電機，16是光電開關，17是電磁閥，18是接近開關，19是側頂機，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是直流穩壓電源，25是按鈕，26是操作盒，27是指示燈，28是報警器，29是側頂機，30是移載機，31是伸縮叉，32是臺車，33是工件，34是頂架。
具體實施例方式
本發明是基于現場總線的摩擦式輸送機控制系統，主站PLC通過Ethernet網連接監控計算機，并采用人機界面作現場監控。
其結構是包括輸送系統1、控制系統2和輸出系統3，它們通過現場總線和Ethernet連接在一起。其中輸送系統1包括用于工件輸送的摩擦式輸送機、停止器、道岔、升降機及多個檢測單元。摩擦式輸送機是整個輸送線的主體，安裝于軌道上；停止器也安裝于軌道上，可阻擋工件，當其打開時，停止器前的摩擦式輸送機才能運行；道岔用于調整工件的進出順序或拉出工件維修，只有當道岔完全打到直道或彎道時，道岔前的摩擦式輸送機才能運行；升降機用于不同輸送線之間的工件轉載，升降機內軌道上裝有摩擦式輸送機，把工件送入升降機內；檢測單元安裝于支撐工件的吊具或臺車上，通過檢測單元碰觸安裝于軌道上的開關，給控制系統發送信號，使摩擦式輸送機啟動和停止。
輸送系統還包括CPC鏈，CPC鏈的節拍可調整，多用于人工作業工位；用于精確定位的定位裝置；用于工件移動時用的側頂機、移載機，摩擦式輸送機把裝有工件的臺車輸送至側頂機內，側頂機的頂架上升，托起工件，移載機上的伸縮叉伸出，側頂機的頂架下降，工件落在伸縮叉上后伸縮叉縮回，移載機帶工件向另一側頂機運行到位后伸縮叉反向伸出，另一側頂機的頂架上升，托起工件，伸縮叉縮回，側頂機的頂架下降，工件落在另一臺車上。設備數量多，具有高度的分散性，這導致I/O點數多，控制線路長，須采用現場總線控制系統。
控制系統2包括主站PLC和分站現場控制模塊，PLC與分站現場控制模塊(Mitsubishi、Siemens、Omron、AB、Schneider)，主要使用的分站現場控制模塊(Mitsubishi、Siemens、Omron、Turck、P+F)；基于現場總線的網絡，其上連接的輸入設備有按鈕、急停開關、接近開關、光電開關、行程開關，用于通過現場總線網絡控制上述輸送系統的傳輸。
輸出系統包括指示燈、電磁閥，指示燈位于現場操作盒上，顯示本地輸送線的工作狀態，電磁閥位于個現場的氣動元件上。將主站PLC與EtherNet上的計算機連接，應用組態軟件可以顯示各生產設備的運行狀態、運行參數、自動故障報警，紀錄故障點，調出相關的控制程序，并可規定工件出入儲存區的順序。
摩擦式輸送機系統，常用于工件的儲存與排序，輸送線的任務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，動作方式簡單，只需傳送工件即可，其它功能(如定位、移載、排序等)是由其它設備實現，實現同樣功能的往往是相同類型的設備，所以整個生產線的設備類型有限而依靠控制來實現參數不同的功能。在此以工件儲存摩擦式輸送機系統的設計過程為例(此部分包括幾個典型的輸送設備)，來說明控制任務是如何通過基于現場總線的控制系統來實現的。
摩擦式輸送機系統的任務就是把工件按照人的要求從升降機A，通過工件儲存區按工件類型進行排序，最后按要求依次從升降機B處移走，如圖1所示。
每個工件都帶有一個可讀寫的載碼體，記錄了工件的信息(如顏色、類型、編號等)。在升降機A與工件儲存區的出入口，都裝有識別系統，升降機A的識別系統可把工件的信息寫入載碼體中，工件儲存區出入口的識別系統，可對工件上的載碼體進行掃描，并把信息通過現場總線傳遞給PLC，PLC可根據要求(此要求可由計算機也可由人機界面進行規定，可隨時更改)對工件的出入儲存區的順序進行控制。
對照圖2，摩擦式輸送機安裝在軌道上，并按順序被劃分成多組，每組可有一個或多個摩擦式輸送機，每組摩擦式輸送機設一個控制盒，控制此組摩擦式輸送機的起動和停止，每個摩擦式輸送機旁都有一個光電開關用于檢測是否有工件在此處，并把信號輸入此組摩擦式輸送機控制盒的分站中；道岔需設直道、彎道、出道岔檢測開關；停止器需設占位、開端、閉端、復位檢測開關，升降機需設上到位、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檢測開關，減速點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旁側還需布置作業人員侵入的檢測點，以防事故發生。
計算機、PLC通過各個分站與輸送系統中的各個檢測單元進行信息轉換傳輸。計算機與現場總線之間是不能直接連接的，現場的檢測開關分布非常分散，而這些檢測點的信息需要輸入到位于控制柜中的PLC，現場總線方式相當于把輸入輸出(I/O)模塊放到了現場的各個角落，各個檢測點可以近距離把信號送到輸入模塊，指示燈和電磁閥等需要的輸出信號也可以就近從輸出模塊中獲得；并且可以現場的控制模塊為核心就近組成控制回路對摩擦式輸送機進行控制，大大減少了控制柜內的控制回路和現場的布線。
從圖2中看出現場總線采用的拓撲結構是線型，實際上現場總線還可以選星型或者樹型，不同的現場總線可采用的拓撲結構也是不同的。
權利要求
1.基于現場總線的摩擦式輸送機系統，其特征是包括輸送系統、控制系統和輸出系統，它們通過現場總線和Ethernet連接在一起。
2.根據權利要求1所述的基于現場總線的摩擦式輸送機系統，其特征是輸送系統包括用于工件輸送的摩擦式輸送機、停止器、道岔、升降機及多個檢測單元，摩擦式輸送機是整個輸送線的主體，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，升降機內軌道上裝有摩擦式輸送機；檢測單元安裝于支撐工件的吊具或臺車上。
3.根據權利要求1所述的基于現場總線的摩擦式輸送機系統，其特征是輸送系統還包括用于作業的CPC鏈，用于工件移動時用的側頂機、移載機。
4.根據權利要求1所述的基于現場總線的摩擦式輸送機系統，其特征是控制系統包括主站PLC和分站現場控制模塊、基于現場總線的網絡，基于現場總線的網絡上連接的輸入設備有按鈕、急停開關、接近開關、光電開關、行程開關。
5.根據權利要求1所述的基于現場總線的摩擦式輸送機系統，其特征是輸出系統包括指示燈、控制閥，指示燈位于現場操作盒上，電磁閥位于個現場的氣動元件上；主站PLC與EtherNet上的計算機連接。
全文摘要
本發明涉及的是基于現場總線的摩擦式輸送機控制系統，其特征是包括輸送系統、控制系統和輸出系統，它們通過現場總線和Ethernet連接在一起。輸送系統包括用于工件輸送的摩擦式輸送機、停止器、道岔、升降機以及多個檢測單元；控制系統包括PLC(主站)和現場控制模塊(分站)，基于現場總線的網絡，其上連接的輸入設備有按鈕、急停開關、接近開關、光電開關、行程開關，用于通過現場總線網絡控制上述輸送系統的傳輸；輸出系統基于EtherNet網絡，用于PLC(主站)與EtherNet上的計算機連接。本發明的優點在保證系統的可靠性的同時，使設計、組態、安裝、調試非常簡便，使系統維護、設備更換和系統擴充更加方便。
文檔編號B65G17/20GK1843871SQ20061004026
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者劉黎明, 丁孟喜, 楊雷, 陳秋婕 申請人:江蘇天奇物流系統工程股份有限公司