CN103984291A - 轴承加工图编程专用控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承加工图编程专用控制系统，包括硬件系统和软件系统两个组成部分，所述硬件系统以智能控制器芯片为核心，结合外围功能部件，构成轴承自动生产线控制器主板，完成轴承生产线控制程序的运行，同时通过生产线机械装置，构成生产线控制系统；所述软件系统为自动生产线控制器的编程、调试工具，完成控制程序的开发以及程序的调试、监控运行功能。本发明将改变目前轴承加工控制系统依赖他人的被动局面，为轴承企业提供高可靠的控制系统的同时，使得轴承设备生产企业可以根据用户的需求定制生产设备，降低控制器成本，提高企业的竞争力。本发明不但具有重要的理论价值和现实意义，而且将产生巨大的经济效益。

Description

轴承加工图编程专用控制系统

  

技术领域

本发明涉及一种轴承加工图编程专用控制系统，属于轴承加工技术领域。 

背景技术

轴承行业是机械行业系统中的重要行业，在国民经济中占有很重要的地位，其技术水平高低，对一个国家的工业技术发展水平具有一定的代表意义。近年来，我国轴承行业的生产和销售指标都保持了较快的增长，轴承产品的进出口也不断增长。据中国轴承工业协会相关数据显示，全国轴承生产企业约为4000~5000家，达到一定规模销售额500万元以上的有1750家。但与世界轴承工业强国相比，国内企业轴承生产整体工艺与装备水平仍较落后，自动化程度普遍不高，大多数企业，尤其是国有老企业中作为生产主力的仍是传统设备，许多技术难题攻关未能取得突破。 

目前，轴承设备专用控制器程序普遍采用封闭式的开发模式，采用C、VHDL等高级语言编写核心控制算法，在控制器出厂时固化在EEPROM或者Flash等介质中，轴承设备生产企业无法对控制算法进行修改，无法针对终端客户的特殊需求对控制算法进行定制。当新的需求产生时，由轴承设备生产企业将需求信息传递到控制器生产厂家，控制器生产厂家根据需求编写相应的算法程序。在这种模式下，由于没有形成一种标准化的逻辑语言组件，在开发程序过程中，特别是新的控制器、新的应用模式产生时，很难高效、可靠地开发出相应的控制算法，对于迅速响应市场带来不利，市场急需一种高效、可靠的开发模式。另外，在当前这种开发模式下，控制器知识产权掌握在控制器开发商手中，轴承设备企业不具备知识产权，对于轴承加工控制系统自有品牌的构建、与国外同类产品的市场竞争产生不利影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承加工图编程专用控制系统，以便能够更好地针对轴承加工过程中进行实时编程控制，提高轴承加工的效率，实现自动化轴承加工。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。 

一种轴承加工图编程专用控制系统，包括硬件系统和软件系统两个组成部分，硬件系统以智能控制器芯片为核心，结合外围功能部件，构成轴承自动生产线控制器主板，完成轴承生产线控制程序的运行，同时通过生产线机械装置，构成生产线控制系统。软件部分为自动生产线控制器的编程、调试工具，完成控制程序的开发以及程序的调试、监控运行功能。通过该技术，电气工程师可以方便在设计好的生产线上，实现对生产线运行逻辑的编程，完成针对不同轴承元件所需的不同加工工艺流程的控制需求。 

该系统中的硬件系统包括自动生产线调度模块、电源模块、图编程接口模块、I/O接口模块和通信模块五大部分。 

1) 自动生产线调度模块：该模块是整个系统的核心模块，采用嵌入式可编程智能芯片为核心，执行控制程序达到控制整个生产线的安全可靠运行的目的，主要完成整个系统的数据处理、信号处理、任务调度、系统控制工作，具体包括逻辑信号处理、模拟信号处理、通信数据处理、图形显示数据处理、生产线运行管理。 

2) 电源模块：提供整个系统工作电源。不同于普通工业控制系统，轴承机械属于精密加工机械，各个功能部件价格昂贵，操作不当容易损坏，控制系统需要高可靠性电源，因此设计电源模块时，各模块间的供电需要进行隔离处理以提高系统的抗干扰能力，同时还应通过周波跌落，群脉冲等EMC测试从而有效保证整个控制系统有效、可靠、稳定地运行。系统采用单24V电源工作方式、抗反接电路，用以保证现场使用的方便和安全。 

3) 图编程接口模块：提供系统人机交互，包括系统工作状态、信号显示、参数设置、报警提示功能。该模块支持在线组态技术，用户可以根据需要选择显示内容和方式，在不退出系统运行的情况下可以直接进入组态环境并修改组态使修改后的组态直接生效，而且使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码。 

4) I/O接口模块：系统采用全隔离的输入数出接口方式，即使在大冲击、强干扰情况下，IO设备工作异常，也不至于影响核心控制模块工作，确保在外围出现不确定因素下保证不会产生不可预料的工作情况。 

5) 通信模块：主要实现系统内部间数据传递以及外部RS232串口通信，支持常用通信协议。 

以上5个模块构成了轴承自动生产线控制器主板的主体，提供了整个生产线系统的硬件运行平台，通过智能芯片和外围部件的合理搭配设计，有效保证了系统安全可靠运行，同时为现场可编程提供了硬件运行环境。 

该系统中的控制系统软件包括引擎驱动生成模块、图编辑模块、编译生成模块、下载模块、在线调试诊断模块，其中： 

1）引擎驱动生成模块：根据系统硬件平台控制器的体系结构，通过该模块生成对应的系统引擎，包括系统初始化程序、驱动程序、调度程序等，为控制算法提供接口。

2) 图编辑模块：平台采用图形化的程序开发方法，使用图编程比使用传统的C语言或汇编语言开发更直观、更便捷，且不容易出错，一般的电气工程师都可以掌握，从而为现场的更改调试带来极大的便捷。提供自定义构件的生成方式，为后续产品开发、应用调试、维护提供基础。 

3) 编译生成模块：将图编辑模块编辑的图形程序编译生成对应硬件平台控制器的专用机器语言，嵌入到引擎模块中，构成系统运行程序。 

4) 下载模块：通过专用的协议，将编译生成模块生成的程序代码下载到系统硬件平台中。 

5) 在线调试诊断模块：通过该模块对控制程序进行现场在线调试诊断，从而有效保证程序的正确性及可靠性。 

该发明的有益效果在于： 

对于传统的轴承生产线专用控制器，由于程序是由专用控制器厂家出厂时固化，而且处于封闭式的程序开发模式，轴承设备厂家无法针对不同的加工工艺修改程序，从而限制了新产品的开发。本发明开发的轴承专用控制器，采用开放式设计理念，以满足轴承设备生产企业二次开发控制算法为目标，通过软硬件结合的设计方式，利用系统软件平台，可以便捷地进行现场程序更改、下载、扩展、调试等功能，从而可满足客户个性化要求及特殊场合的特殊需求。另外，通过本发明开发的软件平台或操作器，实现了现场控制程序程序的在线诊断。为满足维护不当或长时间工作后某些I/O点损坏的可能，可以在现场更改异常逻辑输入或输出点到备用点而不用重新修改程序的功能，从而极大提高维护效率缩短维修时间。系统软件平台通过图形化算法设计环境实现控制算法设计。所有图元件以控件的形式提供给设计器使用，使用者在设计器上拖放控件来设计梯形图。

传统的专用控制器基本采用C、VHDL等语言开发控制程序，存在着调试麻烦、很难查清程序中隐含的BUG等问题，特别是引入指针操作后，问题更加严重。本发明采用图作为基本的逻辑组件，实现基本逻辑控制。图逻辑组件在平台设计时经过反复测试，确保正确。编程时，用户通过拖拉控件的方式实现梯形图的编辑，只需要关心控制算法的逻辑，无需担心程序是否存在BUG问题。另外，系统整体程序可采用构件化的设计方式，调试正确的控制算法功能，用户可以方便的通过平台提供的构件化设计方法，形成一个功能构件，为后续产品开发、调试、维护带来方便。 

本发明采用构件化的控制算法开发思想，提供构件设计模式，通过对生产线功能程序段的提取、整合、规划，形成轴承生产线控制专用构件。设计时，所有构件均以控件的形式提供给设计器使用，实现构件和图基本组件的无缝结合，使用者在设计器上拖放控件来设计图形程序，方便后续产品程序开发及现场调试。 

本发明将基于图编程的轴承磨削自动生产线专用控制系统，采用开放式设计理念，轴承设备生产企业可以根据不同轴承元件所需的不同加工工艺流程，开发符合要求的控制算法。本发明将改变目前轴承加工控制系统依赖他人的被动局面，为轴承企业提供高可靠的控制系统的同时，使得轴承设备生产企业可以根据用户的需求定制生产设备，降低控制器成本，提高企业的竞争力。本发明不但具有重要的理论价值和现实意义，而且将产生巨大的经济效益。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。 

实施例

本发明实施例中的轴承加工图编程专用控制系统，包括硬件系统和软件系统两个组成部分，其中，硬件系统以智能控制器芯片为核心，结合外围功能部件，构成轴承自动生产线控制器主板，完成轴承生产线控制程序的运行，同时通过生产线机械装置，构成生产线控制系统。软件部分为自动生产线控制器的编程、调试工具，完成控制程序的开发以及程序的调试、监控运行功能。 

该系统中的硬件系统包括自动生产线调度模块、电源模块、图编程接口模块、I/O接口模块和通信模块五大部分。 

1) 自动生产线调度模块：该模块是整个系统的核心模块，采用嵌入式可编程智能芯片为核心，执行控制程序达到控制整个生产线的安全可靠运行的目的，主要完成整个系统的数据处理、信号处理、任务调度、系统控制工作，具体包括逻辑信号处理、模拟信号处理、通信数据处理、图形显示数据处理、生产线运行管理。 

2) 电源模块：提供整个系统工作电源。设计电源模块时，各模块间的供电需要进行隔离处理以提高系统的抗干扰能力，同时还应通过周波跌落，群脉冲等EMC测试从而有效保证整个控制系统有效、可靠、稳定地运行。系统采用单24V电源工作方式、抗反接电路，用以保证现场使用的方便和安全。 

3) 图编程接口模块：提供系统人机交互，包括系统工作状态、信号显示、参数设置、报警提示功能。该模块支持在线组态技术，用户可以根据需要选择显示内容和方式，在不退出系统运行的情况下可以直接进入组态环境并修改组态使修改后的组态直接生效，而且使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码。 

4) I/O接口模块：系统采用全隔离的输入数出接口方式，即使在大冲击、强干扰情况下，IO设备工作异常，也不至于影响核心控制模块工作，确保在外围出现不确定因素下保证不会产生不可预料的工作情况。 

5) 通信模块：主要实现系统内部间数据传递以及外部RS232串口通信，支持常用通信协议。 

以上5个模块构成了轴承自动生产线控制器主板的主体，提供了整个生产线系统的硬件运行平台，通过智能芯片和外围部件的合理搭配设计，有效保证了系统安全可靠运行，同时为现场可编程提供了硬件运行环境。 

该系统中的控制系统软件包括引擎驱动生成模块、图编辑模块、编译生成模块、下载模块、在线调试诊断模块，其中： 

1）引擎驱动生成模块：根据系统硬件平台控制器的体系结构，通过该模块生成对应的系统引擎，包括系统初始化程序、驱动程序、调度程序等，为控制算法提供接口。

2) 图编辑模块：平台采用图形化的程序开发方法，使用图编程比使用传统的C语言或汇编语言开发更直观、更便捷，且不容易出错；提供自定义构件的生成方式，为后续产品开发、应用调试、维护提供基础。 

3) 编译生成模块：将图编辑模块编辑的图形程序编译生成对应硬件平台控制器的专用机器语言，嵌入到引擎模块中，构成系统运行程序。 

4) 下载模块：通过专用的协议，将编译生成模块生成的程序代码下载到系统硬件平台中。 

5) 在线调试诊断模块：通过该模块对控制程序进行现场在线调试诊断，从而有效保证程序的正确性及可靠性。 

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。 

  

Claims (3)

1.一种轴承加工图编程专用控制系统，包括硬件系统和软件系统两个组成部分，其特征在于：所述硬件系统以智能控制器芯片为核心，结合外围功能部件，构成轴承自动生产线控制器主板，完成轴承生产线控制程序的运行，同时通过生产线机械装置，构成生产线控制系统；所述软件系统为自动生产线控制器的编程、调试工具，完成控制程序的开发以及程序的调试、监控运行功能。

2.根据权利要求1所述的轴承加工图编程专用控制系统，其特征在于：所述硬件系统包括自动生产线调度模块、电源模块、图编程接口模块、I/O接口模块和通信模块五大部分；

所述自动生产线调度模块是整个系统的核心模块，采用嵌入式可编程智能芯片为核心，执行控制程序达到控制整个生产线的安全可靠运行的目的，主要完成整个系统的数据处理、信号处理、任务调度、系统控制工作，具体包括逻辑信号处理、模拟信号处理、通信数据处理、图形显示数据处理、生产线运行管理；

所述电源模块提供整个系统工作电源，各模块间的供电进行隔离处理以提高系统的抗干扰能力，通过周波跌落、群脉冲EMC测试效保证整个控制系统有效、可靠、稳定地运行；系统采用单24V电源工作方式、抗反接电路，用以保证现场使用的方便和安全；

所述图编程接口模块提供系统人机交互，包括系统工作状态、信号显示、参数设置、报警提示功能，该模块支持在线组态技术，用户能根据需要选择显示内容和方式，在不退出系统运行的情况下直接进入组态环境并修改组态使修改后的组态直接生效，使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码；

所述I/O接口模块采用全隔离的输入数出接口方式；

所述通信模块实现系统内部间数据传递以及外部RS232串口通信，支持常用通信协议。

3.根据权利要求1所述的轴承加工图编程专用控制系统，其特征在于：所述软件系统包括引擎驱动生成模块、图编辑模块、编译生成模块、下载模块、在线调试诊断模块；

所述引擎驱动生成模块根据系统硬件平台控制器的体系结构，通过该模块生成对应的系统引擎，包括系统初始化程序、驱动程序、调度程序等，为控制算法提供接口；

所述图编辑模块平台采用图形化的程序开发方法，使用图编程比使用传统的C语言或汇编语言开发更直观、更便捷，且不容易出错；提供自定义构件的生成方式，为后续产品开发、应用调试、维护提供基础；

所述编译生成模块将图编辑模块编辑的图形程序编译生成对应硬件平台控制器的专用机器语言，嵌入到引擎模块中，构成系统运行程序；

所述下载模块通过专用的协议，将编译生成模块生成的程序代码下载到系统硬件平台中；

所述在线调试诊断模块对控制程序进行现场在线调试诊断，从而有效保证程序的正确性及可靠性。