CN109960211A - 一种基于plc集成控制系统的精密加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC集成控制系统的精密加工方法，PLC集成控制系统设有至少两台成型设备，PLC集成控制系统的数据处理控制模块结合接收到的上一成型设备制造的半成品数据信息及设计要求计算得到最优成形温度、压力和位移参数并将它们转换成制造机能执行的行动控制指令，依次传送至通信模块、分布式数字量输入输出模块、制造机，控制产品制造。本发明可以对生产线成形设备的工艺参数和状态信息同时在线监测，并结合历史优质产品合格数据库对数据进行智能优化处理，然后根据优化后的参数对它们进行智能控制，从而提高制造效率和二次制造精度以及满足客户市场需求。

Description

一种基于PLC集成控制系统的精密加工方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体为一种基于PLC集成控制系统的精密加工方法。

背景技术

精密加工是20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的一种加工技术。到80年代初，其最高加工尺寸精度已可达10纳米(1纳米＝0.001微米)级，表面粗糙度达1纳米，加工的最小尺寸达1微米，正在向纳米级加工尺寸精度的目标前进，是解决我国机械、车辆、舰船、航天、航空等工程领域高精度、高可靠、长寿命、低能耗等重要问题的瓶颈。

近年来，随着机械工程、电子、自动化、信息、传感、人工智能等高新技术的不断交叉融合，产生了智能制造这一新的制造模式，智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。毫无疑问，智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计，工艺过程设计，生产调度，故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方，生产调度等，实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。

网络技术，特别是Internet技术的出现和迅速发展给制造业及制造技术带来重大影响。智能制造系统的本质特征是个体制造单元的“自主性”与系统整体的“自组织能力”，其基本格局是分布式多自主体智能系统。基于这一思想，同时考虑基于Internet的全球制造网络环境，可以提出网络技术与制造技术相结合而形成的网络化制造技术。

现有的精密加工制造生产线基于其组成设备的控制系统各不相同，有的采用PLC，有的采用单片机，有的采用继电器，有的采用微机控制器。这些设备只能分别独立操作运行，设备中各运行参数曲线(如压强，温度和位移信息等)无法集中监测，更不能根据产品工况、负载、结构、尺寸、材料、生产条件、产品质量等状况进行相应调整，故生产效率低，生产质量不确定等缺点，此外，若客户对生产出的产品有其他需求，需要单独对各设备进行调试，无法快速响应用户需求。

因此发明基于PLC集成控制系统的精密加工方法，是提高精密加工优质产品合格率和生产效率的关键，不仅可满足客户对产品的需求快速变更，而且还能实现高效、节能、绿色和智能制造等。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于PLC集成控制系统的精密加工方法，它可以对生产线成形设备的工艺参数和状态信息同时在线监测，并结合历史优质产品合格数据库对数据进行智能优化处理，然后根据优化后的参数对它们进行智能控制，从而提高制造效率和二次制造精度以及满足客户市场需求。

本发明的目的是提供一种PLC集成控制系统，包括PLC智能测控系统和至少两台成形设备，

所述PLC集成控制系统能够根据产品的设计要求并结合产品数据库，针对所述PLC智能测控系统采集到的温度、压力和位移信息，计算得到最优的成形温度、压力和位移参数，其中，所述第一成形设备利用最优成形温度、压力和位移参数针对毛坯件执行预制造以得到半成品，而后由所述PLC集成控制系统来测量并分析预制造的所述半成品并将其分析结果与理想值之间的偏差用作温度、压力和位移参数的调整指标，用以示教用于执行批量生产的第二成形设备。

优选地，所述第一成形设备可以基于所采集的压力信息来调整压力参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备。

更优选地，所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品压力参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来测量并分析第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次压力参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

优选地，所述第一成形设备还可以基于所采集的温度信息来调整温度参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备。

更优选地，所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品温度参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来测量分析第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次温度参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

优选地，所述第一成形设备还可以基于所采集的位移信息来调整位移参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备。

更优选地，所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品位移参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次位移参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

优选地，所述PLC智能测控系统包括有待加工产品设计要求的产品信息模块、数据采集模块、保护系统模块、通信模块、参考产品数据库模块、数据处理控制模块和产品测试模块，

所述参考产品数据库模块，用于管理储存各种优质合格机械基础件尺寸、机械性能和力学性能参数，以及制造过程中所用的工艺参数。

优选地，所述PLC智能测控系统还包括有人机对话设备，连接数据处理控制模块的人机对话接口，用于向数据处理控制模块发送控制命令及显示命令执行结果。

优选地，所述成形设备基于数据处理控制模块完成机械基础件的精密成形工作和自动脱模工作，采集机械基础件加工过程中的实时压力、温度和位移数据，并将数据反馈回PLC智能测控系统。

更优选地，所述成形设备包括有制造机、温度传感器、压力传感器、位置传感器、分布式A/D采集模块和分布式数字量输入输出模块，

所述制造机，用于机械基础件加工，完成托模、移膜、锁模、注胶、加温、加压和自动脱模成形工序；

所述温度传感器、压力传感器和位移传感器与所述制造机相连，分别采集制造机工作时的温度、压力和位移数据；

所述分布式A/D采集模块与所述温度传感器、压力传感器和位移传感器相连，将温度传感器、压力传感器和位移传感器采集到的模拟信号数据转换为数字信号；

所述PLC集成控制系统数据采集模块与分布式A/D采集模块、产品信息模块和通信模块相连，所述数据采集模块将接收的分布式A/D采集模块采集的压力数据、温度数据和位移数据以及所述产品信息模块采集的加工产品结构、材料、尺寸、工况、负载和应用环境信息发送至通信模块；

所述通信模块与参考产品数据库模块和数据处理控制模块相连，所述通信模块将所述数据采集模块采集的信息以及参考产品数据库模块的数据信息发送至数据处理控制模块；

所述数据处理控制模块针对所述数据采集模块采集的数据和信息，结合所述参考产品数据库模块的数据信息，计算得到最优的成形温度、压力和位移参数，并将计算得到的最优温度、压力与位移参数发送至通信模块；

所述通信模块与分布式数字量输入输出模块相连，所述通信模块将计算得到的最优参数传输至分布式数字量输入输出模块，将数据处理控制模块发出的所述最优参数信息转换为制造机能执行行动的控制指令。

所述分布式数字量输入输出模块与制造机相连，并将数据处理控制模块发出的所述最优参数信息转换的制造机能执行的行动控制指令发送至制造机，用以控制制造机产品制造；

制造机根据所述最优成形温度、压力和位移参数针对毛坯件执行预制造，而后由所述PLC集成控制系统产品测试模块来分析测量预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作温度、压力和位移参数的调整指标，用以示教用于批量生产的第二成形设备；

PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品压力参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统产品测试模块来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次压力参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

更优选地，同时按照上述步骤，所述第一成形设备还可以基于所采集的温度信息来调整温度参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备；

所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品温度参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次温度参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数；

更优选地，同时按照上述步骤，所述第一成形设备还可以基于所采集的位移信息来调整位移参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备；

所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品位移参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次位移参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

与现有技术相比，本发明提供的基于PLC集成控制系统的精密加工方法具有如下优点：

1.通过互联网信息资源共享实现信息互换，建立历史优质产品合格数据库，根据产品性能需求和实际生产过程产品质量状况，利用神经网络和遗传算法对产品生产线进行分布式智能监测和控制。

2.通过对生产线成形设备的工艺参数和状态信息同时在线监测，并结合历史优质产品合格数据库对生产数据进行智能优化处理，然后根据优化后的参数进行智能控制，在远端通过有线或无线网络即可对各生产线设备发出相应的信息获取和动作控制指令，从而提高制造效率和二次制造精度以及满足客户市场需求。

附图说明

图1为本发明提供的基于PLC集成控制系统的精密加工方法结构框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

图1为本发明提供的基于PLC集成控制系统的精密加工方法结构框图，所述PLC集成控制系统包括PLC智能测控系统和多台成形设备，

所述PLC集成控制系统能够根据产品的设计要求并结合产品数据库，针对所述PLC智能测控系统采集到的温度、压力和位移信息，计算得到最优的成形温度、压力和位移参数，其中，所述第一成形设备利用最优成形温度、压力和位移参数针对毛坯件执行预制造以得到半成品，而后由所述PLC集成控制系统来测量并分析预制造的所述半成品并将其分析结果与理想值之间的偏差用作温度、压力和位移参数的调整指标，用以示教用于执行批量生产的第二成形设备。

所述PLC集成控制系统分别基于所述第一成形设备预制造的半成品压力、温度、位移参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来测量并分析第二成形设备预制造的半成品，并分别将其与理想值的偏差用作下一次压力、温度、位移参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

所述PLC智能测控系统包括有待加工产品设计要求的产品信息模块、数据采集模块、保护系统模块、通信模块、参考产品数据库模块、数据处理控制模块、产品测试模块和人机对话设备，

所述参考产品数据库模块，用于管理储存各种优质合格机械基础件尺寸、机械性能和力学性能参数，以及制造过程中所用的工艺参数；

所述人机对话设备连接数据处理控制模块的人机对话接口，用于向数据处理控制模块发送控制命令及显示命令执行结果。

所述PLC集成控制系统同时处理多台成形设备反馈的数据，并根据收到的数据进行智能优化，发出调整指令，使各台成形设备工作在优化的温度、压力和位移状态下，提高产品的制作精度和效率。为达到一套PLC集成控制系统同时监控多台成形设备的目的，PLC集成控制系统需要同时与各台成形设备保持通信，实时监测各台成形设备的状态参数，通过指令控制各台成形设备的执行动作。

所述成形设备包括有制造机、温度传感器、压力传感器、位置传感器、分布式A/D采集模块和分布式数字量输入输出模块，所述成形设备基于数据处理控制模块完成机械基础件的精密成形工作和自动脱模工作，采集机械基础件加工过程中的实时压力、温度和位移数据，并将数据反馈回PLC智能测控系统。

所述制造机，用于机械基础件加工，完成托模、移膜、锁模、注胶、加温、加压和自动脱模成形工序；

所述温度传感器、压力传感器和位移传感器与所述制造机相连，分别采集制造机工作时的温度、压力和位移数据；

所述分布式A/D采集模块与所述温度传感器、压力传感器和位移传感器相连，将温度传感器、压力传感器和位移传感器采集到的模拟信号数据转换为数字信号；

所述PLC集成控制系统数据采集模块与分布式A/D采集模块、产品信息模块和通信模块相连，所述数据采集模块将接收的分布式A/D采集模块采集的压力数据、温度数据和位移数据以及所述产品信息模块采集的加工产品结构、材料、尺寸、工况、负载和应用环境信息发送至通信模块；

所述通信模块与参考产品数据库模块和数据处理控制模块相连，所述通信模块将所述数据采集模块采集的信息以及参考产品数据库模块的数据信息发送至数据处理控制模块；

所述数据处理控制模块针对所述数据采集模块采集的数据和信息，结合所述参考产品数据库模块的数据信息，计算得到最优的成形温度、压力和位移参数，并将计算得到的最优温度、压力与位移参数发送至通信模块；

所述通信模块与分布式数字量输入输出模块相连，所述通信模块将计算得到的最优参数传输至分布式数字量输入输出模块，将数据处理控制模块发出的所述最优参数信息转换为制造机能执行行动的控制指令。

所述分布式数字量输入输出模块与制造机相连，并将数据处理控制模块发出的所述最优参数信息转换的制造机能执行的行动控制指令发送至制造机，用以控制制造机产品制造；

制造机根据所述最优成形温度、压力和位移参数针对毛坯件执行预制造，而后由所述PLC集成控制系统产品测试模块来分析测量预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作压力参数的调整指标，用以示教用于批量生产的第二成形设备。

本发明通过有线或无线通信模块、分布式A/D采集模块和分布式数字量输入输出模块使多台成形设备在同一PLC集成控制系统下进行工作。

成形设备中的分布式数字量输入输出模块运用与PLC集成控制系统通信模块相对应的通信模式，便于PLC集成控制系统同时各台PLC集成控制系统通信。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于，PLC集成控制系统设有第一成型设备和第二成型设备至少两台成型设备，所述成型设备包括制造机、温度传感器、压力传感器、位置传感器、分布式A/D采集模块和分布式数字量输入输出模块，所述PLC集成控制系统以数据处理控制模块为中心，包括数据输入线路和数据输出线路；

所述数据输入线路的数据输入过程如下：数据采集模块接收到三条线路传送的数据并将其发送至通信模块，所述三条线路数据的第一条为分布式A/D采集模块传送的制造机工作时的压力、温度和位移数据，第二条为产品信息模块采集的加工原料初始数据，第三条为产品测试模块采集并分析的半成品与理想值的偏差数据，通信模块将数据采集模块发送过来的上述数据以及参考产品数据库模块的数据发送至数据处理控制模块；

数据输出线路的数据输出过程如下：数据处理控制模块结合接收到的数据信息计算得到最优成形温度、压力和位移参数并将它们转换成制造机能执行的行动控制指令，发送至通信模块，通信模块将所述行动控制指令传输至分布式数字量输入输出模块，分布式数字量输入输出模块将所述行动控制指令发送至与其连接的制造机，控制产品制造。

2.根据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：所述产品信息模块采集的数据包括加工产品结构、材料、尺寸、工况、负载和应用环境信息。

3.据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：所述参考产品数据库模块管理储存各种优质合格机械基础件尺寸、机械性能和力学性能参数，以及制造过程中所用的工艺参数。

4.据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：所述制造机工作时的压力、温度和位移数据分别由与制造机相连的温度传感器、压力传感器和位移传感器采集。

5.据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：第一成形设备可以基于所采集的温度信息来调整温度参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备；

所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品压力参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来测量并分析第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次压力参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

6.据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：所述第一成形设备还可以基于所采集的温度信息来调整温度参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备；

所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品温度参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次温度参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。

7.据权利要求1所述的基于PLC集成控制系统的精密加工方法，其特征在于：所述第一成形设备还可以基于所采集的位移信息来调整位移参数，以便示教用于批量生产的第二成形设备；

所述PLC集成控制系统基于所述第一成形设备预制造的半成品位移参数调整指标和产品设计要求，用于控制第二成形设备完成第二毛坯件预制造，而后由所述PLC集成控制系统来分析测量第二成形设备预制造的半成品，并将其与理想值的偏差用作下一次位移参数的调整指标，直到成型设备预制造的半成品达到合格产品要求偏差范围之内时，所用温度、压力和位移参数定为批量生产的生产参数。