CN104793596A - 一种催化剂自动化生产线控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种催化剂自动化生产线控制***，包括：湿加工生产线控制子***和干加工生产线控制子***，其中，所述湿加工生产线控制子***包括：第一上位机、第一PLC控制器、第一变频器、多个第一伺服控制器，所述干加工生产线控制子***，包括：第二上位机、刻码设备、读码器、视觉***、第二PLC控制器、第二变频器、第二伺服控制器、机器人控制器和机器人本体。本发明大大提高生产加工效率，缩短加工时间，并且由于自动化控制的高精准度，可以提高催化剂产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂生产和机器人控制技术领域，特别涉及一种催化剂自动化生产线控制***。
背景技术
催化剂生产加工过程包括湿加工过程和干加工过程，目前上述两个过程的各个加工步骤都还是采用人工完成，导致存在以下问题：
(1)人工操作方式浪费人力，自动化程度低、效率较低且耗费时间长。
(2)人工操作方式，由于人的精力有限，可能导致催化剂产品的合格率低。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种催化剂自动化生产线控制***，可以大大提高生产加工效率，缩短加工时间，并且由于自动化控制的高精准度，可以提高催化剂产品的合格率。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种催化剂自动化生产线控制***，包括:湿加工生产线控制子***和干加工生产线控制子***，其中，
所述湿加工生产线控制子***包括：第一上位机、第一PLC控制器、第一变频器、多个第一伺服控制器，其中，所述第一上位机用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令和湿加工输送线控制指令，并发送至所述第一PLC控制器，所述第一PLC控制器根据所述湿加工输送线控制指令控制所述第一变频器驱动电机工作，所述电机进一步驱动湿加工输送线执行传送工作，在所述湿加工输送线上传送有催化剂物料，并且所述第一PLC控制器根据所述机械手控制指令控制多个第一伺服控制器，其中，在每个机械手上安装有一个第一伺服控制器和一台电机，所述第一伺服控制器根据所述机械手控制指令驱动所述电机，进一步由所述电机驱动对应的机械手对湿加工传输线上的催化剂物料完成湿加工操作，将湿加工操作后的催化剂中间产品送入干加工生产线；所述干加工生产线控制子***，包括：第二上位机、刻码设备、读码器、视觉***、第二PLC控制器、第二变频器、第二伺服控制器、机器人控制器和机器人本体，其中，所述第二上位机用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令、机器人控制指令、干加工输送线控制指令，并发送至所述第二PLC控制器，所述第二PLC控制器根据所述干加工输送线控制指令控制所述第二变频器驱动电机工作，所述电机进一步驱动干加工输送线执行传送工作，在所述干加工输送线上传送有催化剂中间产品，所述第二PLC控制器将所述机器人控制指令发送至所述机器人控制器，由所述机器人控制器控制所述机器人本体进行对应的路径操作，并且所述第二PLC控制器根据所述机械手控制指令控制多个第二伺服控制器，其中，在每个机械手上安装有一个第二伺服控制器和一台电机，所述第二伺服控制器根据所述机械手控制指令驱动所述电机，进一步由所述电机驱动对应的机械手对干加工传输线上的催化剂中间产品完成干加工操作，所述刻码设备对所述干加工输送线上的催化剂中间产品进行刻码，所述视觉***对刻码结果进行拍摄，并将拍摄图像进行图像处理后的图像数据发送至所述第二上位机，所述读码器对干加工操作中经过刻码、切割后的催化剂中间产品进行读码，并将读码结果发送至所述第二上位机，所述第二上位机对所述图像数据和读码结果进行比对，判断读码是否成功，如果读码失败则重新对该催化剂中间产品进行刻码，如果读码成功，则将催化剂中间产品输送至下游程序。
在本发明的一个实施例中，所述湿加工生产线控制子***还包括第一传感器，所第一传感器与所述第一PLC控制器相连，用于探测所述机械手是否将催化剂物料放置于湿加工输送线的中央；所述干加工生产线控制子***还包括第二传感器，所第二传感器与所述第二PLC控制器相连，用于探测所述机械手是否将催化剂中间产品放置于干加工输送线的中央。
在本发明的又一个实施例中，所述第一和第二传感器为激光传感器。
在本发明的再一个实施例中，所述湿加工生产线控制子***还包括第一HMI人机交互界面单元，所述第一HMI人机交互界面单元与第一PLC控制器相连，用于向用户显示湿加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令；所述干加工生产线控制子***还包括第二HMI人机交互界面单元，所述第二HMI人机交互界面单元与第二PLC控制器相连，用于用户显示干加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令。
在本发明的一个实施例中，所述干加工生产线控制子***还包括：探伤仪，用于检测切割后的催化剂中间产品的端面是否平整，并将检测结果发送至所述第二上位机。
在本发明的又一个实施例中，所述干加工生产线控制子***还包括：自动检查设备，用于端面平整检测后的催化剂中间产品的尺寸是否符合预设要求进行检查，并将检查结果发送至所述第二上位机。
根据本发明实施例的催化剂自动化生产线控制***，通过上位机、PLC控制器等设备实现对催化剂生成的湿加工过程和干加工过程的自动化控制，相较于传统的人工方式，可以大大提高生产加工效率，缩短加工时间，并且由于自动化控制的高精准度，可以提高催化剂产品的合格率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的催化剂自动化生产线控制***的结构图；
图2为根据本发明实施例的湿加工生产线控制子***的结构图；
图3为根据本发明实施例的干加工生产线控制子***的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例的催化剂自动化生产线控制***，包括：湿加工生产线控制子***1和干加工生产线控制子***2。
具体地，如图2所示，湿加工生产线控制子***1包括：第一上位机11、第一PLC控制器12、第一变频器13、多个第一伺服控制器14。其中，第一上位机11用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令和湿加工输送线控制指令，并将其发送至第一PLC控制器12。
第一PLC控制器12根据湿加工输送线控制指令控制第一变频器13驱动电机M工作，并且电机M进一步驱动湿加工输送线执行传送工作。其中，在湿加工输送线上传送有催化剂物料。
此外，第一PLC控制器12还根据机械手控制指令控制多个第一伺服控制器14。具体来说，在每个机械手上均安装有一个第一伺服控制器14和与其相连的一台电机M。第一伺服控制器14根据机械手控制指令驱动电机M，进一步由电机M驱动对应的机械手对湿加工传输线上的催化剂物料完成湿加工操作，将湿加工操作后的催化剂中间产品送入干加工生产线。机械手通过伺服控制器和伺服电机驱动，具有精度高、位置准确的特点。
具体地，湿加工中的机械手采用直角坐标机械手，可以夹持搬运产品。由于该催化剂产品较软，夹持时上部有定位，确保充分夹持并分散夹持力。机械手夹持产品后放到输送托盘上，机械手通过编程控制保证按照事先约定的位置，均匀放置产品。
在本发明的一个实施例中，湿加工生产线控制子***1还包括第一传感器15。第一传感器15与第一PLC控制器12和机械手相连，用于探测机械手是否讲催化剂物料放置于湿加工输送线的中央。优选的，第一传感器15可以采用激光传感器，位于机械手上，对机械手的抓取位置进行定位。
进一步，湿加工生产线控制子***1还包括第一HMI人机交互界面单元16。第一HMI人机交互界面单元16与第一PLC控制器12相连，用于向用户显示湿加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令。
下面对湿加工生产线的工作过程进行说明：
1)催化剂物料从挤出机挤压成型后，通过有第一变频器13和对应电机M驱动湿加工输送线上的传送带送至湿端切割机进行在线切割。
2)将切割后的催化剂物料经过差速皮带机送至薄膜封装站，由密封包装机处自动将产品的两个端面用薄膜密封。具体地，先对催化剂物料的正面端面进行封装，然后通过加速皮带的反向运动，对催化剂物料的反面端面进行密封，密封完后，进入搬运工位。
3)对密封好的催化剂物料品进行喷码处理，完成生坯制作。
4)通过皮带将生坯送到指定位置后，通过由第一伺服驱动器14和对应的电机M驱动的第一机械手将生坯搬到托盘上，其中，托盘位于另一条传送带上，每个托盘可以放置6个生坯。
用于传送托盘的托盘皮带机输送机采用变频调速电机驱动，可使输送线的运行速度无级可调，可根据生产节拍进行调节。并且托盘皮带机采用双输出结构减速机使两侧运行速度一致，同步运行稳定可靠；采用异型钢管组合式结构，具有强度高、外形美观等特点；采用标准球面轴承座可大大降低对机加工精度的要求，而且能满足实际的工作需要。
5)当托盘放好6个生坯后，传送带将托盘送至第二机械手的作业区域。第二机械手将下面生产线拆下的盖板或从上面存储区预备的盖板将产品密封，盖好后送至第三机械手的作业区域。
6)第三机械手将托盘从输送机末端取出并放在干燥小车相应的架子上，第三机械手的
抓手抓住托盘底部；装满8层后，停止装车。
7)干燥小车通过叉车送至干燥室，在干燥室内，托盘内的生坯得到干燥处理，形成催化剂初级产品。
8)从干燥室运输来的已干燥催化剂初级产品通过叉车送至搬入工位，再通过传送带送至第四机械手的作业区域，通过第四机械手将托盘从干燥小车相应的架子上取下，第四机械手的抓手抓住托盘底部；通过传送带送至指定位置。
9)到达指定位置后，通过第二机械手将托盘上的盖板取下，并将摘取的盖板传送至盖板支架处。
机械手通过伺服电机和滑动机构实现准确加盖和取盖，在机械手上配有气动抓手。
a)机械手采用变频电机联减速机驱动滑台移动，移动速度可根据生产效率及现场实际情况调整。
b)由于现场工矿较差，粉尘较大，机械手采用滚轮式导向结构，现场安装调整方便。
c)机械手采用可调整式立柱，克服因加工精度偏差较大对***造成不良影响。
d)机械手焊接式钢梁结构，焊后回火消除焊接应力，使***稳定性有较大提高。
e)伺服电机具有制动装置，当***意外失电时，伺服电机制动装置立刻动作，将运动部件制动并锁住，大大提高***安全性能。
10)将被摘取的盖板的托盘通过转运带将转送至另外一条传送带，通过第五机械手将托盘上的中间产品搬运到成品小车上，每次搬运2个，成品小车放7层，每层放7个产品，每层之间***纸板。第五机械手交替夹持位于指定位置处的托盘内的中间产品和纸板存储架处的纸板，并将上述夹持的纸板和中间产品交替放入位于指定位置处的小车内，使得纸板将各层中间产品分离；直至小车内存放了49个中间为止。
由于工件强度较低，采用气动夹持方式很容易将工件损坏，因此本发明的机械手采用真空吸附式夹持方式夹持工件能很好的保护工件不被损坏，真空吸附式夹具具有弹性缓冲功能，可较好的兼容工件的尺寸偏差及其它机械运动精度偏差。并且，机械手和工件接触采用发泡胶棉材料不仅能保护工件，而且在工件与夹具之间起到密封作用，对真空度的保持发挥较好作用，使夹具吸持工件更加稳定可靠。机械手可以采用双吸头夹具每次可同时吸持两个工件，节省工作节拍。
11)最后将空的托盘运至托盘存储支架，对托盘上的残留物进行清理，并存储待用。
如图3所示，干加工生产线控制子***2包括：第二上位机21、刻码设备22、读码器23、视觉***24、第二PLC控制器25、第二变频器26、多个第二伺服控制器27、机器人控制器28和机器人本体29。
第二上位机21用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令、机器人控制指令和干加工输送线控制指令，并将其发送至第二PLC控制器25。
第二PLC控制器25根据干加工输送线控制指令控制第二变频器26驱动电机M工作，电机M进一步驱动干加工输送线执行传送工作。其中，在干加工输送线上传送有催化剂中间产品。
进一步，第二PLC控制器25将机器人控制指令发送至机器人控制器28，由机器人控制器28机器人本体29进行对应的路径操作。
并且，第二PLC控制器25根据机械手控制指令控制多个第二伺服控制器27。其中，在每个机械手上安装有一个第二伺服控制器27和一台电机M。第二伺服控制器27根据机械手控制指令驱动电机M，进一步由电机M驱动对应的机械手对干加工传输线上的催化剂中间产品完成干加工操作。
具体地，干加工中的机械手采用直角坐标机械手，可以夹持搬运产品。由于该催化剂产品较软，夹持时上部有定位，确保充分夹持并分散夹持力。机械手夹持产品后放到输送托盘上，机械手通过编程控制保证按照事先约定的位置，均匀放置产品。
刻码设备22对干加工输送线上的催化剂中间产品进行刻码，例如二维码图像，以对每个催化剂中间产品进行标识。
视觉***24对刻码结果进行拍摄，并将拍摄图像进行图像处理后的图像数据发送至第二上位机21。
读码器23对干加工操作中经过刻码、切割后的催化剂中间产品进行读码，并将读码结果发送至第二上位机21。第二上位机21对图像数据和读码结果进行比对，判断读码是否成功。如果读码失败则重新对该催化剂中间产品进行刻码；如果读码成功，则将催化剂中间产品输送至下游程序。
在本发明的一个实施例中，干加工生产线控制子***2还包括第二传感器30。第二传感器30与第二PLC控制器25相连，用于探测机械手是否将催化剂中间产品放置于干加工输送线的中央。优选的，第二传感器30可以采用激光传感器，位于机械手上，对机械手的抓取位置进行定位。
具体地，机器人每个机械手有2套激光扫描装置，2个抓手需要4个激光扫描装置。而且，机器人是在输送带缓慢移动的情况下实现准确抓取，每套抓手的2个激光扫描装置的安装相对位置和执行方式经过设计后能快速准确的定位产品位置。
干加工生产线控制子***2还包括第二HMI人机交互界面单元31。第二HMI人机交互界面单元31与第二PLC控制器25相连，用于用户显示干加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令。
进一步，干加工生成控制子***2还包括探伤仪，用于检测切割后的催化剂中间产品的端面是否平整，并将检测结果发送至第二上位机21。
进一步，干加工生产线控制子***2还包括自动检查设备，用于端面平整检测后的催化剂中间产品的尺寸是否符合预设要求进行检查，并将检查结果发送至第二上位机21。
下面对干加工生产线的工作过程进行说明：
1)将湿加工操作后的催化剂中间产品通过传送带输出，同时第一机器人采用吸盘式抓手将催化剂中间产品搬运至指定位置。第二机器人采用对夹式抓手每次抓取一个催化剂中间产品至刻码设备22处。
2)刻码设备22首先读出该催化剂中间产品在湿加工生产线中喷涂的编码，重新对其进行刻码，例如二维码图像。如果刻码设备22不能读出，可对该催化剂中间产品进行人工刻码。各个催化剂中间产品的刻码结果均记录在第二上位机21中。
3)刻码结束后，第二机器人将催化剂中间产品搬运到切割机处进行产品切割。需要注意的是，产品应对准中点，得到切割端面平整的产品。
4)切割结束后，第二机器人切割好后的产品搬运到传送带，由第三机器人采用对夹式抓手从传送带上抓取产品，将产品送到人工观察处进行人工检查断面是否平整，如不合格产品，将在计算机记录，检查完后，通过传送带送至读码器和自动检查设备。
5)读码器读取催化剂中间产品的编码，并发送至第二上位机21。第二上位机21对图像数据和读码结果进行比对，判断读码是否成功。如果读码失败则重新对该催化剂中间产品进行刻码；如果读码成功，则将催化剂中间产品输送至下游程序。自动检查设备对催化剂中间产品的外部进行检查，判断产品的外形尺寸是否合格。
在本发明的一个实施例中，自动检查设备采用带有2个激光检测头的激光自动检查设备，其测量范围180mm，精度0.1mm。如果产品的外形尺寸不合格，则将检查结果记录在第二上位机21。
6)如果判断催化剂中间产品不合格，例如：端面不好、尺寸超标、没有编码等情况，则将检查结果记录在第二上位机21内。由第四机器人将传送带上不合格产品和抽样产品送至传送带，经过经人工打码、校修后成为催化剂合格产品，再送至转盘式存储架。其中，转盘式存储架设置有8个工位。
如果判断催化剂中间产品合格，则由第四机器人直接送至转盘式存储架。
7)当包装条件满足时，第四机器人从转盘式存储架上清除产品送至下游程序。
根据本发明实施例的催化剂自动化生产线控制***，通过上位机、PLC控制器等设备实现对催化剂生成的湿加工过程和干加工过程的自动化控制，相较于传统的人工方式，可以大大提高生产加工效率，缩短加工时间，并且由于自动化控制的高精准度，可以提高催化剂产品的合格率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (6)
1.一种催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，包括:湿加工生产线控制子***和干加工生产线控制子***，其中，
所述湿加工生产线控制子***包括：第一上位机、第一PLC控制器、第一变频器、多个第一伺服控制器，其中，所述第一上位机用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令和湿加工输送线控制指令，并发送至所述第一PLC控制器，所述第一PLC控制器根据所述湿加工输送线控制指令控制所述第一变频器驱动电机工作，所述电机进一步驱动湿加工输送线执行传送工作，在所述湿加工输送线上传送有催化剂物料，并且所述第一PLC控制器根据所述机械手控制指令控制多个第一伺服控制器，其中，在每个机械手上安装有一个第一伺服控制器和一台电机，所述第一伺服控制器根据所述机械手控制指令驱动所述电机，进一步由所述电机驱动对应的机械手对湿加工传输线上的催化剂物料完成湿加工操作，将湿加工操作后的催化剂中间产品送入干加工生产线；
所述干加工生产线控制子***，包括：第二上位机、刻码设备、读码器、视觉***、第二PLC控制器、第二变频器、第二伺服控制器、机器人控制器和机器人本体，其中，所述第二上位机用于根据用户输入的控制参数生成机械手控制指令、机器人控制指令、干加工输送线控制指令，并发送至所述第二PLC控制器，所述第二PLC控制器根据所述干加工输送线控制指令控制所述第二变频器驱动电机工作，所述电机进一步驱动干加工输送线执行传送工作，在所述干加工输送线上传送有催化剂中间产品，所述第二PLC控制器将所述机器人控制指令发送至所述机器人控制器，由所述机器人控制器控制所述机器人本体进行对应的路径操作，并且所述第二PLC控制器根据所述机械手控制指令控制多个第二伺服控制器，其中，在每个机械手上安装有一个第二伺服控制器和一台电机，所述第二伺服控制器根据所述机械手控制指令驱动所述电机，进一步由所述电机驱动对应的机械手对干加工传输线上的催化剂中间产品完成干加工操作，所述刻码设备对所述干加工输送线上的催化剂中间产品进行刻码，所述视觉***对刻码结果进行拍摄，并将拍摄图像进行图像处理后的图像数据发送至所述第二上位机，所述读码器对干加工操作中经过刻码、切割后的催化剂中间产品进行读码，并将读码结果发送至所述第二上位机，所述第二上位机对所述图像数据和读码结果进行比对，判断读码是否成功，如果读码失败则重新对该催化剂中间产品进行刻码，如果读码成功，则将催化剂中间产品输送至下游程序。
2.如权利要求1所述的催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，所述湿加工生产线控制子***还包括第一传感器，所第一传感器与所述第一PLC控制器和机械手相连，用于探测所述机械手是否将催化剂物料放置于湿加工输送线的中央；
所述干加工生产线控制子***还包括第二传感器，所第二传感器与所述第二PLC控制器和机械手相连，用于探测所述机械手是否将催化剂中间产品放置于干加工输送线的中央。
3.如权利要求2所述的催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，所述第一和第二传感器为激光传感器。
4.如权利要求1所述的催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，所述湿加工生产线控制子***还包括第一HMI人机交互界面单元，所述第一HMI人机交互界面单元与第一PLC控制器相连，用于向用户显示湿加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令；
所述干加工生产线控制子***还包括第二HMI人机交互界面单元，所述第二HMI人机交互界面单元与第二PLC控制器相连，用于用户显示干加工操作中的相应参数，并接收用户输入的指令。
5.如权利要求1所述的催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，所述干加工生产线控制子***还包括：探伤仪，用于检测切割后的催化剂中间产品的端面是否平整，并将检测结果发送至所述第二上位机。
6.如权利要求5所述的催化剂自动化生产线控制***，其特征在于，所述干加工生产线控制子***还包括：自动检查设备，用于端面平整检测后的催化剂中间产品的尺寸是否符合预设要求进行检查，并将检查结果发送至所述第二上位机。
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