GPC1000通用可编程控制器在电机端盖生产线中的应用.pdf

应用技 DOI 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 2 ． 0 7 ． 0 4 2 G P C 1 0 0 0 通用可编程控制器在电机端盖生产线中的应用 李俊，李建华 广 州数控设备有限公 司， 广 东广 州 5 1 0 0 0 0 摘要介绍广州数控G P C 1 0 0 0 通用可编程控制器的主要功能及其在电机端盖生产线中的应用。结合电机端盖生产线的设备组 成、工作流程以及生产中各工位的工作过程，阐述了以G P C 1 0 0 0 通用可编程控制器为主控制器的电机端盖生产线控制系统的设 计思路。 关键词 G P C 1 0 0 0 通用可编程控制器；逻辑控制；运动控制；G S K L i n k ；G S K - N e t ；柔性生产线 中图分类号 T M5 7 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 99 4 9 2f 2 0 1 2 0 70 1 3 5 0 3 Th e Ap p l i c a t i o n o f Pr o g r a mma b l e Co n t r o l l e r GPC1 0 0 0 i n t h e M o t o r En d Co v e r Pr o d u c t i o n Li n e L I J u n，L I J i a n h u a G S K C N C E q u i p m e n t C o ． ，L t d ，G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t Th i s P a p e r i n t r o d u c e s t h e ma i n f u n c t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f GPC1 0 0 0， a p rog r a mma b l e c o nt r o l l e r ， i n t h e mo t o r e n d c o v e r p r o d u c t i o n l i n e a n d e l a b o r a t e s t h e d e s i g n i d e a o f t h e mo t o r e n d c o v e r p r o du c t i o n l i n e c o n t r o l s y s t e m w i t h GPC 1 0 0 0 u s e d a s t h e ma i n c o n t r o l l e r ， c o mb i n i n g wi t h t h e c o mp o s i t i o n o f t h e mo t o r e n d c o v e r p r o d u c t i o n l i n e， wo r k flo w a n d w o r k i n g p r o c e s s ． Ke ywo r ds P r o g r a mma b l eC o n t rol l e rGPC1 0 0 0；l o g i c c o n t r o l ；mo t i o n c o n t r o l ； GS KL i n k；GS K Ne t ；fl e x i b l e p r o d uc t i o nL i n e 0前言 在数控加工行业 中，尤其是在一些小 型加工 企业 ，普遍存在 自动化程度不高 的现状 ，需要操 作工人 在现场监督机床运行 ，装卸零件 ，操作机 床等，难以保证生产效率。笔者所在公司利用自 身在数控系统、机器人、可编程控制器 、伺服驱 动、总线通信、生产线工装等多个领域的研究成 果，建立了自动化电机端盖生产线示范工程，使 机械单机 自动化加工扩展为柔性生产线 。 1 GP C1 0 0 0 通用可编程控制器简介 G P C 1 0 0 0 是笔者所在公 司研制的一款通用 可 编程控 制器产 品 ，具 备逻辑 控制 和运动控 制功 能 】 ，其通过 G S K L i n k 控 制总线扩展 I ／ O单元和 伺服单元 ，实现生产线中数控系统 、机器人 、传 送带、工件检测设备及其它电气设备间的逻辑时 序控制，及送料、定位 、自动测量机的运动轴控 制；通过G S K N e t 连接车间设备总线网络，作为 总线网络的主站负责管理设备通讯 ，使数控系 统 、机器人等设备间能实时 、有序 的进行数据交 换；提供支持T C P ／ I P 以太网接口，支持文件传输 及 M o d b u s 协议 ，与上位机连接进行用户程序更新 或系统程序升级 ，连接 P C机或 HM I 进行生产过程 的监控 。 2电机端盖 生产线概述 2 ． 1 设备组成 电机端盖生产线 由一个旋转料盘 、一条输送 带 、两 台机 器人 、三 台数控车 床 、一个 成 品料 架 、一个 总控制台和控制 电柜组成 ，生产线现场 布局图如图 1 所示[ 2 - 3 1 。 旋转料盘 为 1 2 工位的分度转盘 ，每个工位 可叠加放置 l 0 个毛坯件 。料盘盘面由伺服电机驱 动 ，盘面边缘使用一个物料检测开关。 机器人 负责工件的搬运 ，机器人 1 从旋转 料架取毛坯，将毛坯放人机床 1 装夹， 从机床1 取 出加工完成的工件并放至输送带；机器人2 从输 送带取工件，放人机床2 或机床3 装夹， 并取出加 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 1 2 区委 丑 状态 ，此时该设备可单独操作。 2 旋转料盘控制 在单机状态 时 ，可通过料盘上的操作按钮旋 转至下一分度 、回零等手动操作 ；联机状态生产 线启动运行后 ，检查料盘上物料检测点 ，如未检 测到信号则将转盘旋至下一个分度，如检测到信 号 且料 盘在静止状态 ，则 向机器人 1 输 出料盘准 备好信号 ，表示机器人 1 可以从料盘上取料；如 未检测到信号则转向下一个分度，旋转一圈后仍 未检测到信号则产生无料报警 。 3 输送带控制 输送 带控 制主要 包括 翻转 托盘 的 电磁 阀夹 紧 、松开 、翻转运动及运输带运动 ，托盘联机控 制 的状态图如图4 所示 。 急停OFF 联机状态O N 托 盘物料检测ON 机器人 1 待 机位置 翌 I 夹紧工件 I ． ．． ．．． ．． ．． ．．． ．～ 输送带上无工件 卜一 延时I s到 ’-_________。_ _【 - 一 J 托盘芷转 1．．．． ．．．．． ．．．．． ．．．．～ 托盘正转 到位检 测O N 一 输送带物料检测ON 一 延时 延时l s 到 斗 一 托盘反转 到位检测ON 一 噩 一 匪回 图4输送带控制状态图 4 数控机床 数 控 机 床 装 配 的 G S K 9 8 8 T B数 控 系 统 与 G P C 1 0 0 0 通过 G S K N e t 总线交换控制信号。当机 床处于空闲状态时 ，自动打开防护门。当机器人 抓取工件进入机床 的上料 、下料位置 ，G P C1 0 0 0 向数控系统发送指令 ，协调机器人 和数控系统配 合完成上料 、下料操作 ，机器人退 出机床 ，数控 系统控制机床关闭防护 门 ，并启动加工 。加工完 成后 自动打开防护门并等待下一次指令 ，如此循 环，完成连续的 自动加工运行 。 5 机器人 如图 1 所示 ，以机器人 1 为例说明控制方案。 当旋转料架停止且无故障报警且物料检测信号正 常时，向机器人 1 发出物料准备好信号，表示允 许机器人从旋转料盘抓取工件 ；机床 1 处于正常 空闲状态时，向机器人 1 发出机床准备好信号 ， 表示允许机器人 l 进人机床进行工件上料、下料 操 作 ；输 送带 托盘处 于正 向到位位 置且无 工件 时，向机器人 1 发出托盘准备好信号，表示允许 机器人 1 将工件放置到输送带托盘上。机器人 l 控 制状态 图如图5 所示。 l 初始待机位置 料 ON 好 l 一 输出待机位置信号 f 到 料盘取 料后 l 一 ． J输出 准备上 下 料 l移动 到机 床1 防 护门 外 I 1 信号 。。。 。。。 ’ 。 。。。。。’’ ’ 。。 。。。 ’。 。 ‘。‘。_ J 。。’’ ’ ‘ 。。。。 ‘。。。。 ’一 机床1 准备好O N l L J 进 入 机 床 l 完成l 、 l 输出 上下 料过 程中 l 上、下料操作 l 1 信号 L 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ’ ’ 。 。 。 。 。 。 。 J L 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ‘ 。 ‘ 。 。 。 。 。 。 。 ’ 一 输送带托盘准备好O N 一 ．L l 放 置 工件 l 、 I 输出放置工件过程 I 到输送带托盘 l 1 中信号 L 。 。 ’ 。 。 。 ’ 。 ‘ 。 ‘ J L 。 。 ‘ 。 ’ 。 。。 ‘ 。 。 。 ’’ 。 。 ‘ 一 输送带托盘准备好O N4 _ 一 r ．L 1 l 放置工件 I f 到 输送带 托盘 l L 。 。 ’ ’ 。 。 。。 。 ‘。 。 ‘ ‘‘ 。 。。_一 输送带托盘物料检溯O N0一 厂L] l回特机位置 l 【 ．．．．．．． ． ．．．．．．． 图5 机器人 1 控制状态图 6 生产过程状态 将生产过程状态分为急停 、故障 、停止 、运 行 四个状态。这些状态间转换关系如图6 所示。 r 一 曩 ● 7 _ _- r 墨 暑 露 ≮ 弱 J 鬻 i i _ _ I 1 3 7 I 0 i i L 0 j ． i j ‘ - 0 l L ． ． ． ． J L ． t ‘ ‘ ‘ j 急停输入 图6 生产过程状态转换关系 下转第 1 6 3页 z I 行供电；在夜晚或阴雨天的时候，系统则会 自动 或人工启动市 电进行供 电 ，更好的保 障电源的可 靠切换 、提高能源转换率 、稳定电压 ，以及避免 蓄电池过度充放电及对通信设备的影响 ，如图6 所示。 一 。 目 ■太阳能一体化 电源系统 ■太 阳能方 阵 -市电供电系统 -蓄 电池组 图6 光电互补的技术图 3 ． 5 风光互补的电源系统设计 风能作为一种新型能源 ，可 以结合光能 的互 补应用 ，从而更好 的扩大 电信 网络的覆盖面 ，特 别是在技术维护方 面，采取先进 的控制器进行监 管保护，通过电压控制的应用原理，可以有效的 保护好蓄 电池及 负载等系统设备 的安全运行 ，减 少电信基站的维护量，节约更多的设备维修费 用。在风光互补技术的应用上 ，这种方案 的适应 性很强 ，太 阳能控制器可在一 3 O ℃ ～6 0 ℃、氢燃料 电池可在一 4 0 C～6 0 ℃温度范围应用 ，并且在冰雹 等一些恶劣的气候条件下也可 以正常运行 ，并实 现灵活 、方便 的配置 ，通过完善的充放 电管理方 案 ，可 以最大限度延长蓄电池寿命 ，并保障系统 稳定运行 ，缩减系统投资 ，如图7 所示 。 4总 结 节能技术对于电信电气技术来说 ，是一种非 图7 风光互补电源系统 常重要 的技术运用 ，更是电信企业实现可持续发 展的必 经之路 。因此 ，应该想设法将节能理念贯 穿在在电信 电气技术应用的全过程 ，渗透到其中 的各个方面和各个环节，不断创新电信电气节能 技术 ，加大新型节 能技术的应用 ，更好地实现电 信企业的利益最大化。 参考文献 [ 1 ]王栋． 变频节能技术应用分析 [ J ]． 中小企业管理与 科技 下旬刊 。2 0 0 9 1 O 2 8 9 2 9 9 ． [ 2 ]张巧玲． 电信行业建筑电气设计的低压配电网保护开 关设备 [ J ]． 广东通信技术，2 0 0 9 0 2 2 1 2 4 ． [ 3 ]王晓歌． 节能技术在工厂电气技术中的应用 [ J ]． 科 技创新导报 ，2 0 1 0 2 3 7 2 ． [ 4 ]邹积斌． 智能换热器经济运行的监控装置 [ J ]． 节能 技术 ，2 0 0 8 0 3 7 0 7 5 ． [ 5 ]金永 刚． 浅谈 节能技 术在 工厂 电气技 术 中的应用 [ J ]． 黑龙江科技信息，2 0 1 1 2 0 2 1 8 ． [ 6 ]赵德志． 换热机组节能远程监控 系统的设计及应用 [ J ]． 电气时代，2 0 1 1 0 2 6 0 6 1 ． [ 7 ]崔卫波． 浅谈建筑节能设计和节能改造要点 [ J ]． 科 技 信息 ，2 0 1 1 2 5 3 4 2 3 4 5 ． 作者简介 邓海军 ，男 ，1 9 7 0 年生 ，广东清远人 ，硕士。 研究领域 电信工程管理。 编辑 向飞 上接 第 1 3 7页 4结束语 经过现场调试 ，该 电机端盖生产线 已投入车 间生 产 实 际使 用 ，操 作 简 便 ，稳 定 性 好 。 以 G P C 1 0 0 0 作为主控制器的 自动生产线的控制方案 ， 具有以下优点 基于以太网的远程工艺管理和设备 监控，基于设备总线的控制信息传输，实现了工艺 和控制的柔性 ，实现了生产设备与信息管理系统的 连接 ，提升了 自动化程度 ， 提高了生产效率 ，对 数控机床加工柔性生产线工程有一定的参考意义。 参考文献 『 1 ]广 州数 控． G P C 1 0 0 0 通 用 可编程控 制器 用 户使 用手册 [ Z ]．2 0 1 2 ． [ 2 ]吴平． 高速加工中心组成的敏捷柔性生产线的研制和 应用 [ J ]． 组合机床与 自动化加工技术，2 0 0 9 5 7 8 8 1 ． [ 3 ]王秋成 ，宋黎忠，孟彬，等． 汽车盘类零件柔性生产 线设 备 布 局探 讨[ J ]．汽 车工 艺 与材 料 。2 0 0 9 0 4 4 8 51 ． 第一作者简介李俊 ，男 ，1 9 8 0 年生，湖北麻城人 ，大 学本科。研究领域数控系统软件设计和研发。 编辑 向飞 湖 _ _ ] ■