[发明专利]一种热成形冲压生产线总线控制系统

说明书

技术领域

本发明属于板材热冲压成形技术领域，特别涉及一种热成形冲压生产线总线控制系统的设计方案。

背景技术

热成形技术（也称为热冲压技术）是成形高强度冲压件的最合适的先进制造技术。它集成了传统热锻、冲压和淬火工艺，是成形强度1500MPa以上汽车前后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶构架等构件的生产的最可靠手段。高强度钢板热成形技术在汽车产业中具有广阔的应用前景，目前是世界先进汽车制造商关注的重点。

热冲压成形工艺是将高强度钢板加热到奥氏体温度范围，钢板组织完成变化后，快速移动到模具，快速冲压，在压机保压状态下，通过模具中布置的冷却回路并保证一定的冷却速度，对零件进行淬火冷却，最后获得超高强度冲压件（组织为马氏体，抗拉强度在1500MPa甚至更高）的新型工艺。

热冲压成形生产线的工艺流程是：

机械手从料垛中取料并放入加热炉炉内                                                料片在加热炉中加热奥氏体化机械手从炉内将热料片取出机械手将料片放入压机压机进行热冲压并淬火冷却机械手将冲压后的工件从压机中取出并放入料垛。

现场总线控制系统(FCS)是在DCS、PLC基础上发展起来的新技术。随着信息技术的快速发展，工业自动化系统结构也发生了深刻的变革，信息交换的范围迅速覆盖了由上层的管理、控制到现场生产设备的各个层次，并逐渐形成了全分布式的网络集成自动化系统及以此为基础的企业信息系统。现场总线控制系统已成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界工业界的广泛关注和普遍重视，己成为自动化技术发展的新方向和将来的主流，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史上的任何一次，从而开创自动化的新纪元。PROFIBUS总线是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的总线标准。

现有的热冲压成形生产线未能最有效的将机械手、加热炉、压机等热成形线的设备有机的联系起来，实现集中监控和统一优化设定，各分设备之间较为独立，只采用了常规的通讯方式简单实现了设备之间的前后连锁通讯。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种热成形冲压生产线总线控制系统。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种热成形冲压生产线总线控制系统，其特征在于，所述控制系统包括交换机、全线监控人机交互界面设备、工程师站、总控系统PLC、加热炉PLC、多个机械手PLC、压机PLC；所述总控系统PLC、全线监控人机交互界面设备、工程师站、多个机械手PLC、加热炉PLC和压机PLC通过以太网连接到所述交换机上，并且所述多个机械手PLC、加热炉PLC和压机PLC通过PROFIBUS-DP总线连接到所述总控系统PLC；每个所述机械手PLC分别通过PROFIBUS-DP总线连接机械手伺服驱动控制器，所述加热炉PLC通过PROFIBUS-DP总线连接人机交互界面设备，所述压机PLC通过PROFIBUS-DP总线连接有变频控制器和人机交互界面设备；

所述总控系统PLC用于总控系统与各基础生产设备之间的网桥作用，运行主控程序，完成整条热成形生产线全部生产设备的时序控制、逻辑控制、联锁控制、紧急停止控制；

所述加热炉PLC用于热成形钢板的加热控制；

所述压机PLC用于钢板热成形过程的压机的控制。

根据上述的总线控制系统，其特征在于，所述总控系统PLC采用西门子S7-400控制器；所述总控系统PLC包括调度连线控制功能模块、监控功能模块和安全防护功能模块；所述连线调度控制功能模块用于整条自动生产线流程的控制；所述监控功能模块采用WinCC工业组态软件，基于工业以太网进行数据通信，用于整个冲压生产流程的监控；所述安全防护功能模块独立于所述连线调度控制功能模块和监控功能模块统，用于整条生产线的安全控制。

根据上述的总线控制系统，其特征在于，所述加热炉PLC包括温度控制模块、炉门控制模块、炉门气密封控制模块及炉压和氧含量控制模块；温度控制模块由温度传感器-PLC-可控模块-加热元件组成，每个控温区均有独立的温控单元，配置1支双芯热电偶，当加热炉PLC接到总线控制系统机器手发出的炉门开指令时，炉门控制模块控制炉门打开，炉门气密封控制模块控制炉门气密封阀打开，加热元件断电。

根据上述的总线控制系统，其特征在于，所述压机PLC用于冲压过程轨迹控制、压机辅助系统控制、压机冲压过程人机交互界面、分布式数控功能和可集成功能。