专利名称：制瓶机生产线集成智能控制系统的制作方法
技术领域：
制瓶机生产线集成智能控制系统，属玻璃瓶罐机械控制领域。
背景技术：
目前世界上行列式制瓶生产线控制系统，主要有电子定时系统、电子拨瓶系统、同步传动系统、伺服分料系统等。这些系统都是分别用一个或者几个控制柜进行单独的自动控制。由于各系统控制功能的特殊性，每个系统都要设计专用的计算机智能控制器。每个控制单元均由CPU板、输入板、输出板、通讯板等组成，仅是对制瓶机生产线进行成型智能控制的电子定时系统就有十几个控制单元组成，对制瓶生产线进行同步控制的传动系统，也需要独立而又复杂的CPU控制。与之类似，制瓶生产线上的伺服分料控制系统、电子拨瓶控制系统也是各自构成系统。所以当前国内外制瓶生产线上的自动控制需要4～7个控制柜，结构布局庞大。系统之间通过繁琐复杂的信号线、通讯线及控制电缆进行相互连接，结构复杂、造价高，而且增加了系统的连接点和故障点，为系统的长期、连续、可靠运行埋下隐患，给日常维护带来极大的不便。
发明内容
本发明专利要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，设计一种采用一个主控制柜，集电子定时、电子拨瓶、同步传动、伺服分料4个系统为一体的制瓶机生产线集成智能控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是制瓶机生产线集成智能控制系统，包括上位计算机单元UC，控制柜和现场检测、控制、执行机构，其特征在于控制柜为一个主控制柜KC，主控制柜KC内主要包括安装有程序的下位计算机单元DC、变频器BP1～BP7、步进电机驱动器QD1～QD12、伺服电机驱动器E1，及与其相连的现场检测、控制、执行机构。
下位计算机单元DC包括CPU控制板PD1～PD14、母板MB，母板MB通过插槽与CPU控制板PD1～PD14相连。
CPU控制板PD1～PD14包括段控计算机板PD1～PD12、电子伺服分料器控制板PD13、机控计算机板PD14。
段控计算机板PD1～PD12，每块板PDi通过母板MB及连接器与电磁阀箱V1～V12相连，与现场控制盘相连，与电子拨瓶的步进电机驱动器QD1～QD12相连，控制制瓶机的一段配时动作和一段电子拨瓶的动作。
现场检测元件和执行机构，包括同步电机M1-M7，电子拨瓶总成，电磁阀箱V1～V12，伺服分料电机SM、感应开关PX1～PX7、初型侧控制盘B3、成型侧控制盘B4、分料器控制盒B1、供料机控制盒B2。
电子拨瓶总成，包括步进电机BM1～BM12和拨瓶机械机构。
机控计算机板PD14，通过母板MB的插座与现场的感应开关PX1～PX7相连，与变频器BP1～BP7相连，与控制柜KC面板上的控制按钮ADi相连，与辅助控制电磁阀组VF相连，与供料机控制盒B2相连，控制制瓶机的整机辅助动作及同步传动系统的同步运行。
电子伺服分料器控制板PD13，通过母板MB与伺服驱动器E1连接，与分料器控制盒B1及分料器感应开关PX8～PX9相连，控制伺服分料器的精确定位运行。
安装在下位计算机单元DC内的程序包括段控计算机程序、机控计算机程序、和电子伺服分料器计算机程序，段控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给段控计算机板PD1～PD12的数据进行运算、修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对电磁阀箱V1～V12上的电子定时及电子拨瓶的按钮、系统同步信号进行信号采集分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机电磁阀动作，电子拨瓶动作；机控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给机控计算机板PD14的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对现场的供料机启动信号、拨瓶机启动信号、输瓶机启动信号、递送机启动信号、横向输瓶机启动信号、供料接近开关启动信号、分料接近开关启动信号、拨瓶接近开关信号、输瓶接近开关信号、递送瓶接近开关信号进行信号采集分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机的分料分部、拨瓶分部、输瓶分部、递送分部、进行相位调整和同步控制，驱动辅助电磁阀组Vf的动作；电子伺服分料器计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给的电子伺服分料器控制板PD13的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对分料器控制盒B1的启动信号、分料器超限信号进行采集和分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动电子伺服分料器传动。
与现有技术相比本发明的制瓶机生产线集成智能控制系统的有益效果是本发明通过一套集成的制瓶机生产线智能控制系统，仅用一个控制柜和安装在计算机单元DC内的程序便可全面实现行列式制瓶机生产线的电子定时、电子拨瓶、灵活同步传动、电子伺服分料器等功能进行综合控制，避免了原来各分系统间繁琐复杂的信号线、通讯线及控制电缆的连接，简化了结构、降低了成本，增加了系统连续运行的稳定性。本发明的关键技术是针对制瓶机复杂的生产工艺要求，把制瓶机的灵活同步传动控制、电气阀箱配时的计算机控制、伺服分料的计算机控制，电子拨瓶的计算机控制统一进行相互嵌入和集成，从而用一个独立的计算机控制系统完成原来必须由四个独立计算机控制系统才能完成的控制任务。
图1是本发明制瓶机生产线集成智能控制系统的电路原理框图；图2是本发明制瓶机生产线集成智能控制系统的电路原理示意图；图3是下位计算机单元的段控计算机板PD1～PD12的控制程序流程图；图4是下位计算机单元的机控计算机板PD14的控制程序流程图；图5是下位计算机单元伺服分料器控制板PD13的控制程序流程图。
其中KC主控柜 UC上位计算机单元 DC下位计算机单元 PD1～PD12段控计算机板 PD13伺服分料器控制板 PD14机控计算机板 BP1～BP7变频器M1～M7同步电机 PX1～PX9接近开关 QD1～QD12步进电机驱动器 BM1～BM12步进电机 E1伺服电机驱动器 SM伺服电机 V1～V12电磁阀箱 B1分料器控制盒 B2供料机控制盒 B3制瓶机初型侧控制盘 B4制瓶机成型侧控制盘B5伺服分料器 ADi按扭指示灯 MB母板 COM1、COM2串行口 Vf辅助电磁阀组。
具体实施例方式
图1-5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～5对本发明做进一步说明参照图1制瓶机生产线集成智能控制系统，主要由主控柜制KC，上位计算机UC，现场检测接近开关PX1～PX9，同步电机M1～M7、电子拨瓶步进电机BM1～BM12、伺服电机SM、电磁阀箱V1～V12、初型侧控制盘B3、成型侧控制盘B4组成。上位计算机UC的串行口COM1、COM2与主控柜制KC相连，主控柜制KC分别与初型侧控制盘B3、成型侧控制盘B4、电磁阀箱V1～V12、同步电机M1～M7、电子拨瓶步进电机BM1～BM12、SM伺服电机、B5伺服分料器、B1分料器控制盒、B2供料器控制盒、现场检测接近开关PX1～PX9相连。
参照图2主控柜KC由下位计算机单元DC、下位计算机单元DC包括CPU控制板PD1-PD14、母板MB，母板MB通过插槽与CPU控制板PD1～PD14相连。而下位计算机单元DC主要由机控计算机板PD14、段控板PD1～PD12、伺服分料器控制板PD13、变频器BP1-BP7、步进电机驱动器QD1～QD12及伺服电机驱动器E1组成。现场检测接近开关PX1～PX7通过母板MB与机控计算机板PD14连接，变频器BP1～BP7的串行通讯端子与上位计算机UC的串行口COM2连接，变频器BP1～BP7的运行控制端子通过母板MB与机控计算机板PD14连接，变频器BP1～BP7的输出驱动端子与同步电机M1～M7连接，步进电机驱动器QD1～QD12的输入端子通过母板MB与段控计算机板PD1～PD12连接，步进电机驱动器QD1～QD12的输出端子与步进电机BM1～BM12连接，伺服电机驱动器E1的输入输出控制端子通过母板MB与伺服分料器控制板PD13连接，伺服电机驱动器E1的输出驱动端子与伺服电机SM连接，电磁阀箱V1～V12通过母板MB与段控计算机板PD1～PD12连接，初型侧控制盘B3通过母板MB与段控计算机板PD1～PD12相连，成型侧控制盘通过母板MB与B4段控计算机板PD1～PD12相连。
参照图3是下位计算机单元的段控计算机板PD1～PD12计算机程序流程图下位计算机单元的PD1～PD12是段控计算机板，每块板都是一样的结构，集CPU、存储器、I/O、通讯于一体。通过母板MB上的插座与电气阀箱的电磁阀连接，与电子拨瓶的步进电机驱动器连接。每块PDi板控制制瓶机一段的21～32个电磁阀驱动机构动作，还控制制瓶机这一段的拨瓶器运动，实现精确拨瓶。段控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给段控计算机板PD1～PD12的数据进行运算、修改、保存相关处理；信号采集分析，用于对电磁箱上的电子定时启动信号、供料信号、电子拨瓶信号进行信号采集分析；驱动，根据上位计算机单元UC送给段控计算机板PD1～PD12的数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机电磁阀动作，电子拨瓶动作；流程如下读取输入的数据；判断是否对输入的数据进行数据修改，如果不是则进行到判断是否启动电子定时，如果是则将所修改的数据进行数据运算处理；保存进行数据运算处理后的数据；判断是否启动电子定时，如果不是则进行到判断是否有电子定时供料，如果是则在接收到启动命令后，处理电子定时做启动标志；启动中断，在中断中根据启动标志定时输出；判断是否有电子定时供料，如果没有则仅进行到判断是否停机，如果有则进行判断分料器是否在位；如果不在位则进行到判断是否停机，如果在位则进行判断分料器是否运行；如果不运行则进行到判断是否停机，如果运行则进行启动供料；判断是否停机，如果不是则进行到判断是否启动电子拨瓶，如果是则接收到停机处理信号后，停机进行处理；判断是否启动电子拨瓶，如果不是则进行到判断是否电子拨瓶停机，如果是则定时拨瓶动作；启动中断，在中断中按拨瓶曲线要求给步进驱动器输出脉冲；判断是否电子拨瓶停机，如果不是则进行到错误检测报警处理，如果是接收到停机信号后，停机进行处理；错误检测报警处理；速度计算定时校正；返回重新判断是否对输入的数据进行数据修改。
参照图4是下位计算机单元机控计算机板PD14计算机程序流程图。机控计算机板PD14通过母板的插座与变频器BP1～BP7相连，与现场的接近开关PX1～PX7相连，与现场辅助电磁阀组Vf相连，与控制柜KC面板上的按钮指示灯ADi相连。协调整机的定时，控制整机的1～16个辅助电磁阀Vf动作，控制制瓶机生产线上7个分部电机的同步运行。机控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给机控计算机板PD14的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对现场的供料机启动信号、拨瓶机启动信号、输瓶机启动信号、递送机启动信号、横向输瓶机启动信号、供料接近开关启动信号、分料接近开关启动信号、拨瓶接近开关信号、输瓶接近开关信号、递送瓶接近开关信号进行信号采集和分析；驱动，根据上位计算机单元UC送给机控计算机板PD14的数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机的分料分部、拨瓶分部、输瓶分部、递送分部进行相位调整和同步控制；流程如下开始机控计算机板PD14控制；读取输入的数据；判断是否对输入的数据进行修改，如果不是则进行到判断某分部是否停机或者出现故障，如果是则将修改的数据进行数据运算处理；保存进行数据运算处理后的数据；判断某分部是否停机或者出现故障，如果不是则进行到是否启动供料机，如果是则处理停机或者故障；判断是否启动供料机，如果不是则重新判断是否对输入的数据进行修改，如果是则判断是否启动分料器，如果不是则进行误差校正检测报警处理，如果是则进行相位分析；调整相位同步控制；判断是否启动转鼓；如果不是则进行到判断是否启动拨瓶，如果是则进行相位分析和计算；调整相位同步控制；判断是否启动拨瓶，如果不是则进行到判断是否启动输瓶，如果是则进行相位分析和计算；调整相位同步控制；判断是否启动输瓶，如果不是则进行到判断是否启动递送，如果是则进行相位分析和计算；调整相位同步控制；判断是否启动递送，如果不是则进行到判断是否启动横向输瓶，如果是则进行相位分析和计算；调整相位同步控制；判断是否是否启动横向输瓶；如果不是则进行到误差校正检测报经处理，如果是则进行相位分析和计算；调整相位同步控制；误差校正检测报警处理；返回重新判断是否对输入的数据进行修改。
参照图5是下位计算机单元伺服分料器控制板PD13计算机程序流程图。这块板是集CPU、存储器、I/O、通讯、运动控制于一体的电子伺服分料器运动控制板。通过母板MB上的插座与伺服驱动器E1相连，与分料器控制盒B1相连，与接近开关PX8～PX9相连。电子伺服分料器包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给的电子伺服分料器控制板PD13的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对分料器控制B1的启动信号、分料器超限信号进行采集和分析；驱动，根据上位计算机单元UC送给的电子伺服分料器控制板PD13的数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动电子伺服分料器传动。流程如下开始电子伺服分料器控制板PD13控制；读取输入的数据；判断是否对输入的数据进行修改，如果不是则进行到判断是否输入故障信号，如果是则将修改的数据进行数据运算处理；保存进行数据运算处理后的数据；判断是否输入故障信号，如果不是则进行到判断是否有初始化信号，如果是则进行故障处理；返回判断是否对输入的数据进行修改；判断是否有初始化信号，如果没有则进行到判断是否有启动信号，如果有则进入初始化装置；判断是否有启动信号，如果没有则进行到误差检测报警处理，如果有则进行判断分料器是否到位；如果不到位则进行到误差检测报警处理，如果到位则进行判断是否限位；如果是限位则进行到误差检测报警处理，如果不是则进行置启动标志；误差检测报警处理；返回重新判断是否对输入的数据进行修改。
按照图1-5制作的制瓶机生产线集成智能控制系统的工作原理及工作过程如下首先通过上位计算机单元UC的串行口COM1对下位计算机单元进行参数设置，以便符合制瓶机具体工艺动作的要求，通过上位计算机单元UC的串行口COM2对变频器BP1～BP7进行参数设置，以便符合制瓶机各分部灵活同步的要求。启动制瓶机各变频器BP1～BP7，变频器BP1～BP7在机控计算机板FD14的控制下带动各分部的同步电机M1～M7按设定参数开始运行，各分部的接近开关PX1～PX7分别检测各同步电机所驱动的机械分部的相位信号并把此信号送给下位计算机单元DC，下位计算机单元DC根据用户输入的相关参数对变频器BP1～BP7的相位信号进行计算分析，然后由下位计算机单元DC中的机控计算机板PD14输出相位调整信号到各变频器BP1～BP7把制瓶机相位自动调整至同步运行状态。依次启动电磁阀箱V1～V12，各阀箱在下位计算机单元中段控计算机板PD1～PD12的控制下按照用户所输入参数控制制瓶机的各项工艺动作开始运行，通过分料机控制盒B1启动伺服驱动器E1开始运行，伺服驱动器E1在下位计算机单元中伺服分料器控制板PD13的控制下按照相关工艺参数的要求，并根据段控计算机板PD1～PD12、机控计算机板PD14的信号要求，控制伺服电机SM进行准确动作。通过初型侧控制盘B3和成型侧控制盘B4启动电磁阀箱V1～V12和步进电机驱动器QD1～QD12，段控计算机板PD1～PD12根据用户输入的工艺参数控制步进电机驱动器QD1～QD12驱动各步进电机BM1～BM12正确动作。
权利要求
1.制瓶机生产线集成智能控制系统，包括上位计算机单元UC，控制柜和现场检测、控制、执行机构，其特征在于控制柜为一个主控制柜KC，主控制柜KC内主要包括安装有程序的下位计算机单元DC、变频器BP1～BP7、步进电机驱动器QD1～QD12、伺服电机驱动器E1，及与其相连的现场检测、控制、执行机构。
2.根据权利要求1所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于下位计算机单元DC包括CPU控制板PD1～PD14、母板MB，母板MB通过插槽与CPU控制板PD1～PD14相连。
3.根据权利要求2所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于CPU控制板PD1～PD14包括段控计算机板PD1～PD12、电子伺服分料器控制板PD13、机控计算机板PD14。
4.根据权利要求3所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于段控计算机板PD1～PD12，每块板PDi通过母板MB及连接器与电磁阀箱V1～V12相连，与现场控制盘相连，与电子拨瓶的步进电机驱动器QD1～QD12相连，控制制瓶机的一段配时动作和一段电子拨瓶的动作。
5.根据权利要求1所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于现场检测元件和执行机构，包括同步电机M1-M7，电子拨瓶总成，电磁阀箱V1～V12，伺服分料电机SM、感应开关PX1～PX7、初型侧控制盘B3、成型侧控制盘B4、分料器控制盒B1、供料机控制盒B2。
6.根据权利要求5所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于电子拨瓶总成，包括步进电机BM1～BM12和拨瓶机械机构。
7.根据权利要求4所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于机控计算机板PD14，通过母板MB的插座与现场的感应开关PX1～PX7相连，与变频器BP1～BP7相连，与控制柜KC面板上的控制按钮ADi相连，与辅助控制电磁阀组VF相连，与供料机控制盒B2相连，控制制瓶机的整机辅助动作及同步传动系统的同步运行。
8.根据权利要求4所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于电子伺服分料器控制板PD13，通过母板MB与伺服驱动器E1连接，与分料器控制盒B1及分料器感应开关PX8～PX9相连，控制伺服分料器的精确定位运行。
9.根据权利要求4所述的制瓶机生产线集成智能控制系统，其特征在于安装在下位计算机单元DC内的程序包括段控计算机程序、机控计算机程序、和电子伺服分料器计算机程序，段控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给段控计算机板PD1～PD12的数据进行运算、修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对电磁阀箱V1～V12上的电子定时及电子拨瓶的按钮、系统同步信号进行信号采集分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机电磁阀动作，电子拨瓶动作；机控计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给机控计算机板PD14的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对现场的供料机启动信号、拨瓶机启动信号、输瓶机启动信号、递送机启动信号、横向输瓶机启动信号、供料接近开关启动信号、分料接近开关启动信号、拨瓶接近开关信号、输瓶接近开关信号、递送瓶接近开关信号进行信号采集分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动制瓶机的分料分部、拨瓶分部、输瓶分部、递送分部、进行相位调整和同步控制，驱动辅助电磁阀组Vf的动作；电子伺服分料器计算机程序包括数据处理，用于对上位计算机单元UC送给的电子伺服分料器控制板PD13的数据进行运算修改、保存等相关处理；信号采集分析，用于对分料器控制盒B1的启动信号、分料器超限信号进行采集和分析；驱动，根据上位计算机单元UC的设定数据和信号采集分析所采集到的相关信号，进行信号分析和计算，然后驱动电子伺服分料器传动。
全文摘要
制瓶机生产线集成智能控制系统，本发明属玻璃瓶罐机械控制领域。包括上位计算机UC，控制柜和现场检测、控制、执行机构，其特征在于控制柜为一个主控制柜KC，主控制柜KC内主要包括安装有程序的下位计算机单元DC、变频器BP1～BP7、步进电机驱动器QD1～QD12及伺服电机驱动器E1，及与其相连的现场检测、控制、执行机构。具有集成行列式制瓶机生产线的电子定时、电子拨瓶、灵活同步传动、电子伺服分料等控制功能于一体的优点。
文档编号C03B9/00GK1991647SQ20051010464
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者姜丰英, 张晓军 申请人:山东三金玻璃机械有限公司