CN104571008A - 一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种印制电路板曝光机的带安全功能的并行控制方法。该方法中主处理器控制完成光源强度、光源开关、气泵、开关信号检测、限位信号检测、与人机界面通信工作；一个从处理器完成运动控制，包括控制上下台框、对位机构和遮光板的运动；另一个安全从处理器实现和主处理器的安全对决。主处理器和运动控制从处理器之间通过中断信号和通信命令相结合的方式实现命令发送和数据交互。主处理器和安全从处理器之间通过高速板级总线实现限位信号状态数据交互。本发明将运动控制独立出来，由一个专门的处理器完成运动控制，大大提高了运动的速度和准确性。同时通过两个处理器对决实现安全功能，避免因主处理器引脚失效引起的安全风险。

Description

一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法
技术领域
本发明属于工业控制领域，特别是涉及一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法。
背景技术
印制电路板曝光机的控制系统需要实现光源强度、光源开关、气泵、开关信号检测、安全信号检测、限位信号检测、与人机界面通信、上下台框的运动控制，如果是带自动对位的全自动曝光机还需要实现自动对位机构的运动控制。以往印制电路板曝光机的控制系统有PLC或插槽式运动控制卡两种方式。无论采用何种控制系统，运动控制和逻辑控制是在一个处理器中串行完成的，对运动控制的速度和精度有一定影响。因此为了提高运动控制效果，将串行控制方式改变成并行控制方式，由一个独立的处理器专门负责运动控制信号的输出，将大大提高运动控制的效果。
为了保证人员安全，曝光机中都安装了安全开关。此外，现在的全自动曝光机普遍采用了自动对位机构，有4个高分辨率摄像头。上下台框进出时，需要抬升或降低摄像头。LED曝光机还有LED光源。这些设备价格昂贵。因此为了保护这些设备不被上下台框撞击损坏，在前端安装了限位传感器。当安全开关或限位传感器触发时需要紧急停止设备运行，防止人员受伤和设备损坏。但是由于安全信号和限位信号是接入处理器的，因此如果处理器的引脚失效将导致无法正确检测输入的信号。为了解决这个问题，就需要增加一个处理器进行信号对决。即只有当两个处理器接收到的信号是一致的时候，设备正常工作。当两个处理器接收到的信号不一致时，表示有一个处理器出现了错误，应紧急停止。通过这个方法避免了因处理器引脚失效造成的人员受伤或设备损坏的风险。
发明内容
本发明的目的就是针对现有印制电路板曝光机控制系统中存在的不足，提供了一种带安全功能的并行控制方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案：
一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法，该方法中的控制卡由三个处理器构成，分别是主处理器、运动控制从处理器和安全控制从处理器，其特征在于：主处理器完成主逻辑控制、向运动控制从处理器发出运动参数和命令；主处理器和安全控制从处理器完成限位传感器信号对决工作；主处理器和运动控制从处理器间通过引脚和通信链路双重连接；主处理器和安全控制从处理器通过高速板级总线连接；运动控制从处理器完成上下台框、自动对位机构和遮光板对应伺服电机的控制信号输出；安全控制从处理器完成限位信号和安全信号的采集，并发送给主处理器，实现安全信号和限位信号的对决。
进一步说，主逻辑控制是指通过检测输入按钮信号启动相应操作，包括光源、负压气泵的开关控制；光源强度控制；安全信号和限位信号检测；与人机界面通信。
进一步说，向运动控制从处理器发出运动参数和命令是指通过控制程序判断当上下台框、自动对位机构或遮光板需要运动时，主处理器向运动控制从处理器通过通信链路发出运动控制所需的参数，通过引脚发出运动命令。
进一步说，主处理器和运动控制从处理器间通过引脚和通信链路双重连接是指通信链路用来发送运动控制所需的参数以及用来同步主处理器和运动控制从处理器间的状态；主处理器和运动控制从处理器间通过若干个引脚相连，通过引脚的电平组合实现运动通道选择和命令选择。
进一步说，同步主处理器和运动控制从处理器间的状态是为了防止由于干扰引起的电平跳变造成的主处理器和运动控制从处理器间状态不一致，通过通信方式定时将主处理器状态发送给运动控制从处理器，同步两个处理器间的状态。
进一步说，主处理器和安全控制从处理器对决是指所有的安全信号和限位传感器信号同时输入主处理器和安全控制从处理器，安全控制从处理器实时及定时将输入的信号发送给主处理器；在主处理器中完成输入主处理器的安全信号和限位传感器信号与安全控制从处理器传输过来的信号的比对，如果比对结果一致，则主处理器正常工作；如果比对结果不一致，则发出紧急停止信号，停止设备的工作。
进一步说，实时是指只要安全信号或限位信号变化时就发送；定时是指通过时钟控制，每隔一定时间间隔，安全控制从处理器就将信号状态发送给主处理器。
本发明的有益效果是：通过独立的处理器完成运动控制，将大大提高运动的速度和精度；通过安全处理器和主处理器对决，将解决由于主处理器引脚失效带来的对人员伤害和设备损坏的风险。
附图说明
图1为三处理器构成的控制器结构图；
图2为主处理器和运动控制从处理器间连接示意图；
图3为梯形加减速运动控制示意图；
图4 为主处理器和安全从处理器对决示意图。
具体实施方式
本发明的一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法，如图1所示，控制器核心由三个处理器组成，分别是主处理器、运动控制从处理器、安全从处理器。主处理器和运动控制从处理器实现并行的运动控制；主处理器和安全从处理器间实现安全开关信号和限位传感器信号的对决。
主处理器和运动控制从处理器实现并行的运动控制方法如下：
1）、运动控制从处理器引脚和伺服控制器（或步进控制器）连接，运动控制从处理器引脚数决定了能同时控制的电机数，每一路电机控制器对应一个通道。运动装置（如对位机构）在电机驱动下运动。
2）、主处理器和运动控制从处理器之间通过引脚和通信链路（如UART）双重连接。通信链路用来发送数据，引脚用来选择通道和发送命令。
3）、当主处理器判断到需要运动控制时，首先通过通信链路将运动相关的参数传递给运动控制从处理器，包括运动的加减速度、起始速度、运行速度、运行距离等，参数存入运动控制从处理器的参数区中。
4）、主处理根据需要运动的装置对应的通道号和运动状态，在和运动控制从处理器连接的引脚上发出高低电平组合。以六个引脚为例进行说明。三个引脚用来选择通道，三个引脚用来选择状态。三个引脚用来选择通道，每个通道对应一路电机（伺服电机或步进电机），三位最多可支持八路电机的选择。还有三个引脚用来完成状态切换，最多支持八个状态，如加速、匀速、减速、停止等状态。如表1所示。
表1 引脚电平对应通道和命令的示例
通道引脚电平 通道 命令引脚电平 命令
000 0 000 初始状态
001 1 001 加速
010 2 010 匀速
011 3 011 减速
100 4 100 停止
101 5 101 备用
110 6 110 备用
111 7 111 备用
5）、在运动控制从处理器中，可以将和主处理器连接的引脚配置成中断功能，这样一旦主处理发出的电平变化时，从处理器可以以中断的方式最快响应。根据主处理器的运动控制参数和通道及状态信息在相应的通道上输出PWM脉冲信号。
6）、主处理器在运动控制从处理器输出PWM脉冲时，通过计数器对运动控制从处理器发出的PWM脉冲数进行计数，根据运动控制算法决定发出的状态信息。如图3所示的梯形加减速，V表示速度，S表示脉冲数。在S0位置开始加速，主处理器向运动控制从处理器发出加速命令。当计数到S1时发出匀速命令，计数到S2时发出减速命令，计数到S3时发出停止命令。
7）、在运动过程中运动控制从处理器只负责持续输出运动控制信号，主处理器继续完成其他的控制工作，因而可以保证运动的速度和精度，同时也保证了其他控制工作的正常进行。
主处理器和安全从处理器共同完成安全开关信号和限位传感器信号的对决控制，从而实现安全控制的实现方法如下：
1）、主处理器和安全从处理器通过高速板级总线连接，同时也通过一个引脚直接连接。高速板级总线用来发送信号数据，引脚用来触发中断。
2）、如图4所示，安全开关信号和传感器信号同时送进主处理器和安全从处理器，安全从处理器实时和定时将信号数据通过板级高速总线传输给主处理器，写入主处理器固定的地址空间。实时传输在信号变化时进行，目的是为了及时将安全开关和传感器状态通知主处理器。定时传输在定时器控制下，每隔一定的时间间隔将安全开关和限位传感器状态数据发送给主处理器。定时传输目的是为了状态同步，因为即使安全开关或传感器状态没有变化，一旦主处理器或安全从处理器某个引脚故障，也可能导致状态不一致，从而通过定时对决及时发现存在的问题。
3）、安全从处理器将安全开关和限位传感器信号数据发送给主处理器后，通过和主处理器连接的引脚产生一次电平跳变，在主处理器中将引进配置成中断后，电平的跳变将在主处理器中产生一次中断，在中断处理函数中主处理器完成数据对决。如果对决结果一致，则主处理器正常工作。如果对决结果不一致，则停止工作，发出告警信号。
4）、在运动前及运动过程中需要根据对决的结果决定是否发出运动命令，或是否需要紧急停止运动。
以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。

Claims (7)

1.一种印制电路板曝光机用的带安全功能的并行控制方法，该方法中的控制卡由三个处理器构成，分别是主处理器、运动控制从处理器和安全控制从处理器，其特征在于：主处理器完成主逻辑控制、向运动控制从处理器发出运动参数和命令；主处理器和安全控制从处理器完成限位传感器信号对决工作；主处理器和运动控制从处理器间通过引脚和通信链路双重连接；主处理器和安全控制从处理器通过高速板级总线连接；运动控制从处理器完成上下台框、自动对位机构和遮光板对应伺服电机的控制信号输出；安全控制从处理器完成限位信号和安全信号的采集，并发送给主处理器，实现安全信号和限位信号的对决。
2.权利要求1所述的并行控制方法，其特征在于：主逻辑控制是指通过检测输入按钮信号启动相应操作，包括光源、负压气泵的开关控制；光源强度控制；安全信号和限位信号检测；与人机界面通信。
3.权利要求1所述的并行控制方法，其特征在于：向运动控制从处理器发出运动参数和命令是指通过控制程序判断当上下台框、自动对位机构或遮光板需要运动时，主处理器向运动控制从处理器通过通信链路发出运动控制所需的参数，通过引脚发出运动命令。
4.权利要求1所述的并行控制方法，其特征在于：主处理器和运动控制从处理器间通过引脚和通信链路双重连接是指通信链路用来发送运动控制所需的参数以及用来同步主处理器和运动控制从处理器间的状态；主处理器和运动控制从处理器间通过若干个引脚相连，通过引脚的电平组合实现运动通道选择和命令选择。
5.权利要求4所述的并行控制方法，其特征在于：同步主处理器和运动控制从处理器间的状态是为了防止由于干扰引起的电平跳变造成的主处理器和运动控制从处理器间状态不一致，通过通信方式定时将主处理器状态发送给运动控制从处理器，同步两个处理器间的状态。
6.权利要求1所述的并行控制方法，其特征在于：主处理器和安全控制从处理器对决是指所有的安全信号和限位传感器信号同时输入主处理器和安全控制从处理器，安全控制从处理器实时及定时将输入的信号发送给主处理器；在主处理器中完成输入主处理器的安全信号和限位传感器信号与安全控制从处理器传输过来的信号的比对，如果比对结果一致，则主处理器正常工作；如果比对结果不一致，则发出紧急停止信号，停止设备的工作。
7.权利要求6所述的并行控制方法，其特征在于：实时是指只要安全信号或限位信号变化时就发送；定时是指通过时钟控制，每隔一定时间间隔，安全控制从处理器就将信号状态发送给主处理器。
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