專利名稱：基于網絡控制的木材加工柔性化生產系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及木材加工技術領域，尤其是一種基于網絡控制的木材加工柔性化生產系統。
背景技術：
木材加工生產線主要由木料開榫機、分料輸送機、涂膠機、預緊輸送機、翻料輸送機、梳齒榫對接機、液壓氣動系統以及電控柜、人機操作板等設備組成的自動化生產線，用于木料開榫、涂膠拼長，使得短料接長，改善木材材質，提高成材的使用等級，達到劣材優用的目的，有效提高木材的使用率，廣泛用于家具、木制品、建筑及車船行業。目前，國內大多數的木工機械產品還處于單機化、低精度、低效率、低附加值，操作性差的中低端木工機械水平，而木工機械產品向數控化、智能化、網絡化、柔性化發展已經是木工機械產業提升的必然趨勢。在木工成材生產設備選型方面，傳統的木工機械廠采用單機分別進行加工生產， 如通過梳齒榫開榫機、梳齒榫對接機、雙面刨床、單面涂膠機、高頻拼板機等機器設備分別進行加工，未形成采用總線控制的成材生產單元模塊成套的自動生產線，而且單機已配有專用的控制系統，不能進行多套單機設備的簡單組合，不能通過軟件調整加工工藝，造成加工生產的柔性化差、生產線研發制造復雜等問題。不利于生產線的產業化推廣。

發明內容
本發明解決的技術問題在于可有效地將單臺套的木材加工設備組合在一起的基于網絡控制的木材加工柔性化生產系統；可提高木工生產線的加工效率和增強產品的競爭力。本發明上述技術問題的技術方案是所述的系統包括有各個單機套的機器設備，具有實時軟PLC操作功能和工藝規劃功能模塊的嵌入式PC作為各單機套機器設備的控制器；所述的各控制器之間可通過工業實時以太網互連，并可通過TCP/IP與工廠服務器連接。用戶可通過因特網連接工廠服務器，訪問到所有電器信號。所述的嵌入式PC的控制器與單機套的機器設備開關、壓力表、電機、氣缸、傳感器等各部分連接。所述的單機套的機器設備可為木料開榫機、分料輸送機、涂膠機、預緊輸送機、翻料輸送機、梳齒榫對接機等。本發明基于嵌入式PC的控制方式是在控制器操作系統中安裝實時控制軟件，把控制器操作系統配置成為具備實時處理能力的控制器，使控制器直接取代PLC和NC/CNC等控制設備。這種控制器的實現可以通過一個硬件平臺同時完成實時控制、可視化、通信和網絡等多種功能，其開放性好、速度快、運算能力強，具有傳統的PLC系統無法比擬的強大功能。
本發明組建的柔性化生產線，通過重新對生產線各個主要單臺套的機器設備進行電器重新布線和分配，使其適合本發明的網絡化控制系統，實現單臺套木材加工機器設備的快速組建柔性化生產線，各單機之間僅用一根網線互連。減少連接電纜數量、提高產品可靠性、可維護性。本發明采用工業實時以太網是基于以太網的現場總線，它克服了普通以太網不可靠、通信不確定、實時性差的缺點，采用專用材質，在環境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面均能滿足工業現場的需要，并具有帶寬高、資源豐富、成本低廉、易接入互聯網從而形成物聯網等特點。因此，本發明可有效提高木工加工生產線的工作效率和產品的核心競爭力，減少電器布線的長度和重量，提高信息化、柔性化水平，方便用戶遠程監控。本發明通過軟件可以調整加工工藝，使得生產線適應性更強。這有助于減少產品研發、生產和制造各環節工程量。同時本生產線可以接入機械裝備物聯網售后服務管理系統，支持遠程故障診斷、遠程軟件升級、防盜版等工作。極大提高了生產線的應用水平，方便了廠家售后服務，減少了售后服務的人工成本。


下面結合附圖對本發明進一步說明圖1是本發明的生產線網絡化系統簡圖；圖2是本發明的生產線的機械結構分布圖；圖3是本發明的終端軟硬件體系結構圖；圖4是本發明的生產線聯網管理系統；圖5是本發明的整機軟件流程圖；圖6是本發明的一號開榫機軟件控制流程圖；圖7是本發明的二號開榫機軟件控制流程圖；圖8是本發明的三號機器軟件控制流程圖。
具體實施例方式如附圖1所示，木材加工生產線的主要四個部分植入IO終端，單機終端使用網線互連，通過EtherCAT與嵌入式PC通信，嵌入式PC再通過網線與個人PC通信。圖2為生產線的機械結構分布圖，短木通過兩臺開榫機分別對短木兩端開榫，而且一端在一號開榫機涂膠，通過兩個移動的工作臺，輸送到分料機，經過翻轉和預緊，進入對接機進行接木，完成短木接長。圖3為終端軟硬件體系結構，包括嵌入式實時多任務操作系統(RTOS)、接口驅動軟件、系統管理、故障診斷、網絡通信中間件、硬件在環仿真(HIL)中間件。圖4為生產線聯網管理系統，生產線的各個單機套機器設備通過工業實時以太網連接到嵌入式PC上，嵌入式PC再通過TCP/IP接入工廠的信息中心數據庫(服務器)，工廠的車間實時監控終端以及在線排單報表終端可以通過工廠局域網對信心中心數據庫進行訪問，另外，工廠的服務器可以接上因特網，工程師就可以通過因特網對售后的生產線進行全球遠程車間實時監控及在線排單。
圖5是本發明的整機軟件流程圖，生產線由一號開榫機、二號開榫機、三號機(分料機、翻轉機、預緊送料機和對接機構成)，系統上電后進行自檢，上位機顯示各臺機器及有關開關、壓力表、電機、氣缸等的狀態，異常狀況報警提示，機器處于正常運轉情況下，操作人員將原材料放入一號開榫機的固定臺后，控制系統自動完成開榫、涂膠、翻轉、拼接等操作，輸出為拼接好的木條，上位機能夠通過網絡實時訪問下位終端控制器，并實現對生產線整個生產流程的監控。對發生或者發現的故障能夠自動報警并采取應急措施，通過互聯網， 可以對控制器內核和應用程序進行遠程升級和更新。圖6是本發明的一號開榫機軟件控制流程圖，主要實現的功能為接收從進料輸送臺進入的木料，對符合要求的木料開榫并傳輸到二號開榫機；對有缺陷的木料，能夠檢測出來，人工替換；在整機或單機運行中出現故障如防護攔門打開等，應立即關閉本機。圖7是本發明的二號開榫機軟件控制流程圖，主要實現的功能為接收從一號開榫機傳遞過來的木料，對木料未開榫的一頭進行開榫、涂膠并傳輸到分料機；在整機或單機運行中出現故障如防護攔門打開等，應立即關閉本機。圖8是本發明的三號機器軟件控制流程圖，主要實現的功能為接收從二號開榫機傳遞過來的木料，將木料依次傳輸到翻轉機；在整機或單機運行中出現故障如防護攔門打開，應立即關閉本機，將分料機傳送過來的每個木料進行翻轉，并傳送到預緊送料機；在整機或單機運行中出現故障如防護攔門打開，應立即關閉本機，對翻轉機傳送過來的木料進行預緊，并傳送到對接機；在整機或單機運行中出現故障如防護攔門打開，應立即關閉本機。本發明首先通過重新對生產線各個主要的單臺套機器設備進行重新布線和分配， 使其適合本發明的終端要求，其中刀具、傳感器，電機、氣閥等基本不改變。在嵌入式PC上安裝具有實時軟PLC操作功能的等軟件以及實時以太網卡，結合配套工藝規劃軟件，在嵌入式PC和各個單機終端之間使用網線互連實現工業實時以太網通訊，同時嵌入式PC通過 TCP/IP接入工廠的服務器，用戶可以通過因特網遠程連接工廠服務器，實時監視嵌入式PC 和各個單機套終端的工作狀態，包括刀具安裝狀態、傳感器信號、油壓、電機工作狀況、氣閥狀況、故障報警以及急停保護等。從而判斷生產線是否正常工作，另外，為了能夠通過掃描硬件判斷生產線是否擁有合法的使用權限，出廠時對配套的各個單機套終端以及嵌入式PC 的序列號記錄在嵌入式PC。系統上電時，對各終端硬件進行掃描實現自檢，檢測刀具是否安裝正確、傳感器信號是否為預定狀態、氣壓油壓是否達到預定值、故障報警以及急停保護是否能正常使用。通過上位機能夠對現場的生產線進行參數設置，如氣壓油壓大小、傳感器信號等。對單臺套的木材加工生產線的一號機、二號機、三號機具體實施方式
如下表所示附表
權利要求
1.基于網絡控制的木材加工柔性化生產系統，其特征在于所述的系統包括有各個單機套的機器設備，具有實時軟PLC操作功能和工藝規劃功能模塊的嵌入式PC作為各單機套機器設備的控制器；所述的各控制器之間可通過工業實時以太網互連，并可通過TCP/IP與工廠服務器連接。
2.根據權利要求1所述的木材加工柔性化生產系統，其特征在于用戶可通過因特網連接工廠服務器，訪問到所有電器信號。
3.根據權利要求1或2所述的木材加工柔性化生產系統，其特征在于所述的嵌入式 PC的控制器與單機套的機器設備開關、壓力表、電機、氣缸、傳感器等各部分連接。
4.根據權利要求1或2所述的木材加工柔性化生產系統，其特征在于所述的單機套的機器設備可為木料開榫機、分料輸送機、涂膠機、預緊輸送機、翻料輸送機、梳齒榫對接機寸。
5.根據權利要求3所述的木材加工柔性化生產系統，其特征在于所述的單機套的機器設備可為木料開榫機、分料輸送機、涂膠機、預緊輸送機、翻料輸送機、梳齒榫對接機等。
全文摘要
本發明涉及木材加工技術領域，尤其是一種基于網絡控制的木材加工柔性化生產系統。所述的系統包括有各個單機套的機器設備，具有實時軟PLC操作功能和工藝規劃功能模塊的嵌入式PC作為各單機套機器設備的控制器；所述的各控制器之間可通過工業實時以太網互連，并可通過TCP/IP與工廠服務器連接。本發明有效解決了木材加工的柔性化網絡互連問題；可廣泛應用于木材加工中。
文檔編號B27M1/08GK102390071SQ201110291419
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者翁仕鴻, 陳冰冰 申請人:佛山市順德工業與信息技術研究中心有限公司