CN209182680U - 基于分布式的多轴拧紧控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于分布式的多轴拧紧控制系统，包括依次连接的拧紧轴采集部分、用于对拧紧轴采集部分进行控制的辅助控制器、用于对辅助控制器和拧紧轴采集部分进行控制的主控制器、用于控制主控制器和辅助控制器的PC，拧紧轴采集部分包括依次连接的用于采集拧紧轴拧紧数据的传感器、传感器接口、用于将传感器采集的拧紧数据进行放大的运放模块、用于将运放模块放大后的数据进行模数转换的AD转换模块、控制器模块和EEPROM，控制器模块还连接有指示灯显示屏。本实用新型可以方便的解决多轴的同步拧紧，多轴的异步拧紧以及多轴的顺序拧紧，同时也可以记录、存储、查询浏览拧紧过程的数据，便于后续进行数据分析、溯源。
Description
技术领域
本实用新型属于多轴拧紧控制技术领域，涉及一种基于分布式的多轴拧紧控制系统。
背景技术
分布式多轴拧紧控制系统是一种由主控系统控制管理，通过主控系统和辅助控制系统共同实现一组螺栓(最多16个)拧紧的系统，主要应用于对一组螺栓拧紧有高准确精度要求和对“质量关键”和“安全要素”有要求的可溯源性的关键拧紧部位的紧固。当前国内大多数拧紧系统为单轴拧紧控制的系统，无法实现多轴的异步拧紧以及多轴的顺序拧紧、异步拧紧和同步拧紧。
实用新型内容
为了达到上述目的，本实用新型提供一种基于分布式的多轴拧紧控制系统，解决了现有多轴拧紧无法实现同步拧紧、异步拧紧以及多轴的顺序拧紧的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，基于分布式的多轴拧紧控制系统，包括依次连接的拧紧轴采集部分、用于对拧紧轴采集部分进行控制的辅助控制器、用于对辅助控制器和拧紧轴采集部分进行控制的主控制器、用于控制主控制器和辅助控制器的PC，拧紧轴采集部分包括依次连接的用于采集拧紧轴拧紧数据的传感器、传感器接口、用于将传感器采集的拧紧数据进行放大的运放模块、用于将运放模块放大后的数据进行模数转换的 AD转换模块、用于读取AD转换模块转换后数据的控制器模块和用于存储控制器模块读取判标后的数据的EEPROM，控制器模块还连接有指示灯显示屏，控制器模块分别通过 I/O接口和RS485电缆分别与主控制器和辅助控制器连接，传感器、运放模块、AD转换模块、EEPROM、指示灯显示屏和控制器模块均由电源供电。
本实用新型的特征还在于，
主控制器包括主控制模块，主控制模块包括主控制器电路a及分别与主控制器电路a 连接的存储电路a、WIFI模块电路、RS485通讯电路a、以太网通讯电路、USB电路、 CAN通讯电路a、高速光耦电路a、串口通讯电路a，主控制模块由电源模块a供电； WIFI模块电路连接有WIFI接口，RS485通讯电路a连接有RS485接口a，以太网通讯电路连接有网口，USB电路连接有USB，CAN通讯电路a连接有CAN总线a，高速光耦电路a连接有外部输入输出口a和驱动器a，串口通讯电路a连接有驱动器a、显示屏a和串口a；显示屏a由电源模块a供电；WIFI接口通过网线与PC连接。
辅助控制器包括辅助控制模块，辅助控制模块包括辅助控制器电路b及分别与辅助控制器电路b连接的RS485通讯电路b、CAN通讯电路b、存储电路b、串口通讯电路b 和高速光耦电路b，辅助控制模块由电源模块b供电；RS485通讯电路b连接有RS485 接口b，RS485通讯电路b连接有CAN总线b，串口通讯电路b连接有显示屏b、串口b 和驱动器b，显示屏b由电源模块b供电；高速光耦电路b连接有外部输入输出口b和驱动器b，辅助控制器与主控制器通过的CAN总线b和CAN总线a连接。
本实用新型的有益效果是，通过PC设置多个拧紧轴的拧紧顺序、同步和异步拧紧参数，拧紧轴采集部分的控制器模块可将扭矩数据传送至辅助控制器或主控制器，再到PC内进行存储且与预设值进行对比，通过控制拧紧轴采集部分的电机，以决定是否继续拧紧；分布式的多轴拧紧控制系统可以方便的解决多轴的同步拧紧，多轴的异步拧紧以及多轴的顺序拧紧，同时也可以记录、存储、查询浏览拧紧过程的数据，便于后续进行数据分析、溯源。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型基于分布式的多轴拧紧控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型基于分布式的多轴拧紧控制系统的主控制器电气示意图；
图3是本实用新型基于分布式的多轴拧紧控制系统的辅助控制器电气示意图；
图4是本实用新型基于分布式的多轴拧紧控制系统的拧紧轴电气示意图。
图中，1.PC，2.主控制器，3.辅助控制器，4.拧紧轴采集部分；
201.WIFI接口，202.RS485接口a，203.网口，204.USB，205.CAN总线a，206.WIFI 模块电路，207.RS485通讯电路a，208.以太网通讯电路，209.USB电路，210.CAN通讯电路a，211.高速光耦电路a，212.串口通讯电路a，213.显示屏a，214.串口a，215.驱动器a，216.外部输入输出口a，217.电源模块a，218.存储电路a，219.主控制器电路a；
301.RS485接口b，302.CAN总线b，303.CAN通讯电路b，304.电源模块b，305.RS485通讯电路b，306.辅助控制器电路b，307.存储电路b，308.串口通讯电路b，309.串口b，310.显示屏b，311.高速光耦电路b，312.外部输入输出口b，313.驱动器b；
41.传感器，42.传感器接口，43.运放模块，44.AD转换模块，45.EEPROM，46.指示灯显示屏，47.电源，48.控制器模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实数据处理电路用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型基于分布式的多轴拧紧控制系统，如图1所示，包括依次连接的拧紧轴采集部分4、用于对拧紧轴采集部分4进行控制的辅助控制器3、用于对辅助控制器3和拧紧轴采集部分4进行控制的主控制器2、用于控制主控制器2和辅助控制器3的PC1，拧紧轴采集部分4如图4所示包括依次连接的用于采集拧紧轴拧紧数据的传感器41、传感器接口42、用于将传感器41采集的拧紧数据进行放大的运放模块43、用于将运放模块43放大后的数据进行模数转换的AD转换模块44、用于读取AD转换模块44转换后数据的控制器模块48和用于存储控制器模块48读取判标后的数据的EEPROM45，控制器模块48还连接有指示灯显示屏46，控制器模块48分别通过I/O接口和RS485电缆分别与主控制器2和辅助控制器3连接，传感器41、运放模块43、AD转换模块44、 EEPROM45、指示灯显示屏46和控制器模块48均由电源47供电。
主控制器2如图2所示，包括主控制模块，主控制模块包括主控制器电路a219及分别与主控制器电路a219连接的存储电路a218、WIFI模块电路206、RS485通讯电路a207、以太网通讯电路208、USB电路209、CAN通讯电路a210、高速光耦电路a211、串口通讯电路a212，主控制模块由电源模块a217供电；WIFI模块电路206连接有WIFI接口201，RS485通讯电路a207连接有RS485接口a202，以太网通讯电路208连接有网口203， USB电路209连接有USB204，CAN通讯电路a210连接有CAN总线a205，高速光耦电路a211连接有外部输入输出口a216和驱动器a215，串口通讯电路a212连接有驱动器 a215、显示屏a213和串口a214；显示屏a213由电源模块a217供电；WIFI接口201通过网线与PC 1连接。
辅助控制器3如图3所示，包括辅助控制模块，辅助控制模块包括辅助控制器电路b306及分别与辅助控制器电路b306连接的RS485通讯电路b305、CAN通讯电路b303、存储电路b307、串口通讯电路b308和高速光耦电路b311，辅助控制模块由电源模块b304 供电；RS485通讯电路b305连接有RS485接口b301，RS485通讯电路b305连接有CAN 总线b302，所述串口通讯电路b308连接有显示屏b310、串口b309和驱动器b313，显示屏b310由电源模块b304供电；高速光耦电路b311连接有外部输入输出口b312和驱动器b313，辅助控制器3与主控制器2通过的CAN总线b302和CAN总线a205连接。
主控制器2主控制器电路a219采用STM32F767IGT6、串口通讯电路a212采用芯片MAX3232EUE，CAN通讯电路a210采用TJA1050T，RS485通讯电路a207采用 MAX3843ESA，高速光耦电路a211采用6N137S，网口203采用LAN8720Ai，USB电路 209采用CH376T，WIFI模块电路206采用ESP8266。辅助控制器3辅助控制器电路b306 采用STM32F103ZET6，串口通讯电路b308采用MAX3232EUE，CAN通讯电路b303 采用TJA1050T，RS485通讯电路b305采用MAX3843ESA，高速光耦电路b311采用 6N137S。
本实用新型主控制器2通过以太网或串口与PC1相连，主控制器2通过CAN总线最多挂接15个辅助控制器3，或者主控制器可以通过无线局域网WIFI接口连接最多15 个拧紧轴采集部分4通过主控制器2的可触摸的显示屏a213或PC1上位机软件可以对每个拧紧轴的工作方式、工作时间、拧紧轴工作顺序等进行设置，同时也可以记录、存储、查询浏览拧紧过程的数据，便于后续进行数据分析、溯源。
本实用新型通过PC1设置拧紧轴采集部分4的多个拧紧轴的转动顺序参数实现拧紧轴的同步、异步、顺序拧紧控制，当传感器41采集到拧紧轴拧紧的扭矩信号时，将扭矩信号经过放大及模数转换后进入控制器模块48，控制器模块48与拧紧轴的电机连接，参与电机的控制，控制器模块48将收到的扭矩数值经过分别通过I/O接口和RS485电缆传输至主控制器2和辅助控制器3，当达到PC 1设定的目标扭矩时，则拧紧结束。在拧紧时，辅助控制器3可以通过CAN总线或主控制器2通过WIFI接口201将数据发送到主控制器2或PC记录、存储，通过主控制器2或PC机上位机软件可以查询浏览拧紧过程的数据，便于后续进行数据分析、溯源。
综上所述，本实用新型从功能上来说，实现了多轴的同步拧紧，多轴的异步拧紧以及多轴的顺序拧紧，同时也可以记录、存储、查询浏览拧紧过程的数据，便于后续进行数据分析、溯源。本实用新型基本上实现了背景技术的功能及目的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.基于分布式的多轴拧紧控制系统，其特征在于，包括依次连接的拧紧轴采集部分(4)、用于对拧紧轴采集部分(4)进行控制的辅助控制器(3)、用于对辅助控制器(3)和拧紧轴采集部分(4)进行控制的主控制器(2)、用于控制主控制器(2)和辅助控制器(3)的PC(1)，所述拧紧轴采集部分(4)包括依次连接的用于采集拧紧轴拧紧数据的传感器(41)、传感器接口(42)、用于将传感器(41)采集的拧紧数据进行放大的运放模块(43)、用于将运放模块(43)放大后的数据进行模数转换的AD转换模块(44)、用于读取AD转换模块(44)转换后数据的控制器模块(48)和用于存储控制器模块(48)读取判标后的数据的EEPROM(45)，所述控制器模块(48)还连接有指示灯显示屏(46)，所述控制器模块(48)分别通过I/O接口和RS485电缆分别与主控制器(2)和辅助控制器(3)连接，所述传感器(41)、运放模块(43)、AD转换模块(44)、EEPROM(45)、指示灯显示屏(46)和控制器模块(48)均由电源(47)供电。
2.根据权利要求1所述的基于分布式的多轴拧紧控制系统，其特征在于，所述主控制器(2)包括主控制模块，所述主控制模块包括主控制器电路a(219)及分别与主控制器电路a(219)连接的存储电路a(218)、WIFI模块电路(206)、RS485通讯电路a(207)、以太网通讯电路(208)、USB电路(209)、CAN通讯电路a(210)、高速光耦电路a(211)、串口通讯电路a(212)，所述主控制模块由电源模块a(217)供电；所述WIFI模块电路(206)连接有WIFI接口(201)，所述RS485通讯电路a(207)连接有RS485接口a(202)，所述以太网通讯电路(208)连接有网口(203)，所述USB电路(209)连接有USB(204)，所述CAN通讯电路a(210)连接有CAN总线a(205)，所述高速光耦电路a(211)连接有外部输入输出口a(216)和驱动器a(215)，所述串口通讯电路a(212)连接有驱动器a(215)、显示屏a(213)和串口a(214)；所述显示屏a(213)由电源模块a(217)供电；所述WIFI接口(201)通过网线与PC(1)连接。
3.根据权利要求1所述的基于分布式的多轴拧紧控制系统，其特征在于，所述辅助控制器(3)包括辅助控制模块，所述辅助控制模块包括辅助控制器电路b(306)及分别与辅助控制器电路b(306)连接的RS485通讯电路b(305)、CAN通讯电路b(303)、存储电路b(307)、串口通讯电路b(308)和高速光耦电路b(311)，所述辅助控制模块由电源模块b(304)供电；所述RS485通讯电路b(305)连接有RS485接口b(301)，所述RS485通讯电路b(305)连接有CAN总线b(302)，所述串口通讯电路b(308) 连接有显示屏b(310)、串口b(309)和驱动器b(313)，所述显示屏b(310)由电源模块b(304)供电；所述高速光耦电路b(311)连接有外部输入输出口b(312)和驱动器b(313)，所述辅助控制器(3)与主控制器(2)通过的CAN总线b(302)和CAN总线a(205)连接。
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Cited By (2)
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| CN112131170A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-25 | 山东中车同力达智能机械有限公司 | 一种基于rs485串口通信的拧紧机可视化方法及系统 |
| CN112180804A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-05 | 山东中车同力达智能机械有限公司 | 一种基于EtherCAT通讯的伺服拧紧轴控制系统 |
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| CN112131170B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-08-19 | 山东中车同力达智能装备有限公司 | 一种基于rs485串口通信的拧紧机可视化方法及系统 |
| CN112180804A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-05 | 山东中车同力达智能机械有限公司 | 一种基于EtherCAT通讯的伺服拧紧轴控制系统 |
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