CN104816299B - 一种多台机器人和冲床联动的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多台机器人和冲床联动的控制系统，通过现场总线模块将冲床和机器人的I/O信号收集集成，通过软件算法实现整条产线的自动化运作。并且系统带有智能判断功能，通过PLC实现不同条件对机器人不同程序的调用与控制，实现同一条生产线完成不同工件的柔性化控制。系统整体结构新颖开放，设计安全严谨。

Description

一种多台机器人和冲床联动的控制系统

技术领域

本发明涉及PLC控制技术领域，具体地是涉及一种基于PLC的多台机器人和冲床联动的控制系统。

背景技术

传统的机器人工业自动化系统采用控制模块加现场总线连接的方案，其现场总线往往只支持单一通讯协议，意味着同一套程序基本只支持一个品牌或者有限的少数品牌机器人的安装使用。程序都是根据产线需要编写的，一条产线对应一套程序，更改困难，无法适应客户多种多样的需求，程序完成后更无法允许产线因生产变动等因素而产生硬件更改。由于机器人行业的高危性，为了确保安全和防止误动更是采用安装成本高、变动不便的多个实体按钮作为操作单元。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

本发明旨在提供一种基于PLC的多台机器人和冲床联动的控制系统，其既可以保证生产安全又可以有效解决因产线频繁变动造成程序适应性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种多台机器人和冲床联动的控制系统，包括触摸屏和与之通信的PLC，其中所述触摸屏包括第一输入模块、第二输入模块和通信模块，所述PLC包括接收模块和与所述接收模块进行通信的产线设定模组、安全控制模组；

所述第一输入模块，用于供用户选择一个或者多个工作单元组成一条产线，并设定各工作单元的编号、运行时的先后顺序和工作的位置，并将该产线信息通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中每个冲床或机器人为一个工作单元；

所述第二输入模块，用于供用户输入触发信号，并将该触发信号通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中所述触发信号包括触发操作信号、报警信号、始能信号中的一种或者多种；

所述接收模块，用于将产线信息发送给所述产线设定模组，将触发信号发送给所述安全控制模组；

其中所述产线设定模组包括：

所述逻辑检测模块，用于对被选择的工作单元进行逻辑检测，判断其是否合理，若合理则启动运行模式选择模块，若不合理则启动第一报警模块，所述第一报警模块用于发出警报并提示检测故障；

所述运行模式选择模块，用于供用户选择运行模式，所述运行模式包括手动模式和自动模式，若选择手动模式则启动手动执行模块，若选择自动模式则启动自动执行模块；

所述手动执行模块，用于关闭自动信号，驱动每一工作单元按照手动指令执行；

所述自动执行模块，用于检测每一工作单元的当前工作状态，若工作状态良好则运行自动化程序，反之则锁死启动信号同时启动第二报警模块，所述第二报警模块用于发出警报并提示维修；

所述安全控制模组包括：

所述判断模块，用于判断所述触发信号中包含的信号种类，若同时有触发操作信号和始能信号，则将所述触发操作信号发送信号给执行模块；若所述触发信号包含报警信号则将所述报警信号发送给第三报警模块；

所述执行模块，用于按照所述触发操作信号的要求执行指令；

所述第三报警模块，用于检索所述报警信号的来源，并显示出其来源。

进一步地，所述第一输入模块中还包括扩展单元，用于调用预留工作单元。

进一步地，所述逻辑检测模块中的逻辑检测为根据冲压工艺、程序判断被选择的工作单元设定的位置和/或编号是否是连续的。

进一步地，所述安全控制模组还包括编址与存储模块，用于对每一所述报警信号进行加前缀编址，每一所述报警信号对应一代码地址，并对每个代码地址进行注释。

进一步地，所述第三报警模块具体包括：

地址获取单元，用于根据收到的报警信号获得其对应的代码地址；

显示单元，用于调动该代码地址对应的注释并在触摸屏上显示出来。

进一步地，所述触摸屏还包括第三输入模块，所述PLC还包括驱动设置模组；

所述第三输入模块，用于按照编号顺序为每一所述工作单元设定位置关键点并将该关键点设置信息通过所述通信模块与所述接收模块发送给所述驱动设置模组，其中所述位置关键点包括两个或者两个以上的位置点，每个冲床或机器人为一个工作单元；

所述驱动设置模组具体包括：

现场总线模块，用于实时收集每一所述工作单元的状态信息和/或请求信息并将其发送给驱动控制模块，其中所述状态信息包括当前的位置点，所述请求信息包括请求进入的位置点、动作执行信息；

驱动控制模块，用于通过对所有工作单元的状态信息和/或请求信息进行分析，判断出是否可以响应每一所述工作单元的请求信息，若可以响应则该工作单元按照其请求信息执行，反之则该工作单元进入预设位置等待。

进一步地，所述驱动控制模块具体包括：

寄存器单元，用于通过现场总线模块将每一工作单元的状态信息和/或请求信息分别存入到不同地址的寄存器中，每一所述寄存器中预设有通用的功能指令；

解码单元，用于通过解码指令把位于不同地址的寄存器中的状态信息和/或请求信息解码出来并发送给判断单元；

所述判断单元，用于判断每一工作单元请求进入的位置点是否与其他工作单元的当前位置点和/或请求进入的位置点有冲突，若无冲突，则该工作单元通过调用其寄存器内的功能指令执行其请求信息，反之则该工作单元和与其发生冲突的工作单元进入预设位置等待同时发出警报。

进一步地，所述解码指令为DECO解码指令。

进一步地，所述产线设定模组还包括：

激活指令设定模块，用于为每一工作单元设定一个激活指令，当该工作单元被选中时，通过激活指令启动该工作单元，所述激活指令为每一工作单元上的中间继电器的开通。

进一步地，所述注释为数字、符号、图形、文字说明中的一种或者多种。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，通过现场总线模块将冲床和机器人的I/O信号收集集成，通过软件算法实现整条产线的自动化运作。并且系统带有智能判断功能，通过PLC实现不同条件对机器人不同程序的调用与控制，实现同一条生产线完成不同工件的柔性化控制。系统整体结构新颖开放，设计安全严谨。

附图说明

图1为本发明所述的多台机器人和冲床联动的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，为符合本实施例的一种多台机器人和冲床联动的控制系统，包括触摸屏和与之通信的PLC，其中所述触摸屏包括第一输入模块、第二输入模块和通信模块，所述PLC包括接收模块和与所述接收模块进行通信的产线设定模组、安全控制模组；

所述第一输入模块，用于供用户选择一个或者多个工作单元组成一条产线，并设定各工作单元的编号、运行时的先后顺序和工作的位置，并将该产线信息通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中每个冲床或机器人为一个工作单元；

所述第二输入模块，用于供用户输入触发信号，并将该触发信号通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中所述触发信号包括触发操作信号、报警信号、始能信号中的一种或者多种；所述触发操作信号除了于启动、急停、终止外还有设备上下游交接，现场传感器反馈，气压反馈，门锁反馈。所述报警信号有故障信号，电压异常信号，安全门非法闯入信号，设备过载，工件跌落，急停按钮未复位。

所述接收模块，用于将产线信息发送给所述产线设定模组，将触发信号发送给所述安全控制模组；

其中所述产线设定模组包括：

所述逻辑检测模块，用于对被选择的工作单元进行逻辑检测，判断其是否合理，若合理则启动运行模式选择模块，若不合理则启动第一报警模块，所述第一报警模块用于发出警报并提示检测故障；

所述运行模式选择模块，用于供用户选择运行模式，所述运行模式包括手动模式和自动模式，若选择手动模式则启动手动执行模块，若选择自动模式则启动自动执行模块；

所述手动执行模块，用于关闭自动信号，驱动每一工作单元按照手动指令执行；

所述自动执行模块，用于检测每一工作单元的当前工作状态，若工作状态良好则运行自动化程序，反之则锁死启动信号同时启动第二报警模块，所述第二报警模块用于发出警报并提示维修；本实施例优选通过检测冲床安全信号，位置信号，传感器信号是否到位来确定工作状态是否良好，由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。

所述安全控制模组包括：

所述判断模块，用于判断所述触发信号中包含的信号种类，若同时有触发操作信号和始能信号，则将所述触发操作信号发送信号给执行模块；若所述触发信号包含报警信号则将所述报警信号发送给第三报警模块；

所述执行模块，用于按照所述触发操作信号的要求执行指令；

所述第三报警模块，用于检索所述报警信号的来源，并显示出其来源。

进一步地，所述第一输入模块中还包括扩展单元，用于调用预留工作单元。即当需要产线调整时，尤其是需要增加工作单元时，可以通过扩展单元的设定追加工作单元，将新增加的工作单元设置在需要的位置。比如一条线有十台冲床，现在我们想把前面6台冲床作为一个组合生产一种工件，后面4台冲床作为另一个组合生产另一种工件。则中间需要额外增加一台机器人上下料，此时只需要把增加的机器人信号线接入现场预留的端子X11，在程序界面上选择X11所接机器人为产线一中增加的，则封装好的程序模块自动上下游对接并开始工作。

进一步地，所述逻辑检测模块中的逻辑检测为根据冲压工艺、程序判断被选择的工作单元设定的位置和/或编号是否是连续的。通过工作单元的位置以及编号来确定被选中的工作单元是否一致连贯，从而判断有无误操作，进一步保证了生产时的设备和人员安全。比如工作人员在触摸屏上选择一个工作组合时，他选了1、2、3、4、6号冲床与机器人作为一个组合，由于4号冲床与6号冲床不连续，则程序判断该组合无法完成产线工作，从而报警提示。比如工作人员在选择同一组合机器人作业方向时，选择1、2、3号机器人从左到右搬运，选择4、5、6号机器人从右到左搬运，则程序判断同一组合内的机器人方向设置相悖，无法完成作业，从而报警提示。当然此处无法尽述，本领域技术人员完全可以根据本实施例的描述进行相应的设定，其均应在本实施例的保护范围之内。

进一步地，所述安全控制模组还包括编址与存储模块，用于对每一所述报警信号进行加前缀编址，每一所述报警信号对应一代码地址，并对每个代码地址进行注释。比如现场的1号安全光幕异常，在软件里把该信号编写在地址M12002，并加注释：安全光幕1异常，等程序执行报警动作时，就会自动把M12002相关的信息全部检索出来。

进一步地，所述第三报警模块具体包括：

地址获取单元，用于根据收到的报警信号获得其对应的代码地址；

显示单元，用于调动该代码地址对应的注释并在触摸屏上显示出来。由于其具体实施方式为本领域技术人员的常规技术手段，故此次不在赘述。

本实施例通过对所有的触摸屏按钮加一个前缀条件：就是始能信号闭合，只有始能信号闭合触摸屏按钮的触发操作信号才能发出。并把所有报警信号的代码存入相应地址中，并在对应地址映射对应的注释，以方便程序调出。对比传统的控制程序，本实施例通过双手联动操作基本解决了触摸屏误动的可能，并且通过报警提示有效降低了现场调试时寻找错误的时间。

进一步地，所述触摸屏还包括第三输入模块，所述PLC还包括驱动设置模组；所述第一输入模块、第二输入模块、第三输入模块优选为触摸屏上的特定人机交互界面。

所述第三输入模块，用于按照编号顺序为每一所述工作单元设定位置关键点并将该关键点设置信息通过所述通信模块与所述接收模块发送给所述驱动设置模组，其中所述位置关键点包括两个或者两个以上的位置点，所述位置点可以为具体的坐标位置点，也可以为上下游工作单元的运行顺序，每个冲床或机器人为一个工作单元；优选地，所述位置关键点包括三个位置点，分别为上游位置点、中间位置点和下游位置点，所述预设位置为该工作单元的中间位置点。具体地针对机器人对其的动作设置上游、中间和下游三个位置点，对冲床则设有滑块上中下三个点作为时序参考。每个被加入产线的模块，其运动都需要PLC判断上游，或下游设备是否与它位置冲突，如第一台机器人在下游，则第二台机器人不能进入它的上游。

所述驱动设置模组具体包括：

现场总线模块，用于实时收集每一所述工作单元的状态信息和/或请求信息并将其发送给驱动控制模块，其中所述状态信息包括当前的位置点，所述请求信息包括请求进入的位置点、动作执行信息；

驱动控制模块，用于通过对所有工作单元的状态信息和/或请求信息进行分析，判断出是否可以响应每一所述工作单元的请求信息，若可以响应则该工作单元按照其请求信息执行，反之则该工作单元进入预设位置等待。

进一步地，所述驱动控制模块具体包括：

寄存器单元，用于通过现场总线模块将每一工作单元的状态信息和/或请求信息分别存入到不同地址的寄存器中，每一所述寄存器中预设有通用的功能指令；所述通用的功能指令包括但不限于启动、急停、终止外还有设备上下游交接，现场传感器反馈，气压反馈，门锁反馈。所述报警信号有故障信号，电压异常信号，安全门非法闯入信号，设备过载，工件跌落，急停按钮未复位等。

解码单元，用于通过解码指令把位于不同地址的寄存器中的状态信息和/或请求信息解码出来并发送给判断单元；

所述判断单元，用于判断每一工作单元请求进入的位置点是否与其他工作单元的当前位置点和/或请求进入的位置点有冲突，若无冲突，则该工作单元通过调用其寄存器内的功能指令执行其请求信息，反之则该工作单元和与其发生冲突的工作单元进入预设位置等待同时发出警报，等待工作人员确认来保证程序控制的准确性和安全性。

进一步地，所述解码指令为DECO解码指令。优选部分解码指令如下：

优选地，所述现场总线模块通过采集每一所述工作单元的I/O信号来获取其状态信息和请求信息。由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。

进一步地，所述产线设定模组还包括：

激活指令设定模块，用于为每一工作单元设定一个激活指令，当该工作单元被选中时，通过激活指令启动该工作单元，所述激活指令为每一工作单元上的中间继电器的开通。由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。

本实施例通过PLC的逻辑设定来实现，使用PLC与触摸屏通讯，对比传统的自动化生产线，加入了逻辑检测功能，有效避免了人为错误造成的延误生产事件。扩展模块的设定，可在任意位置添加组合机器人组成新的产线，更好的适应了冲压行业的产线更改频繁的特点。并且其为每个工作单元设定一个激活指令，优选为PLC中的中间继电器，被选中的单元相应的中间继电器开通，其他工作单元则依然待命，保证了执行的准确性。

进一步地，所述注释为数字、符号、图形、文字说明中的一种或者多种。由于其具体实施方式为本领域技术人员的常规技术手段，故此次不在赘述。

本实施例通过现场总线模块将冲床和机器人的I/O信号收集集成，通过软件算法实现整条产线的自动化运作。并且系统带有智能判断功能，通过PLC实现不同条件对机器人不同程序的调用与控制，实现同一条生产线完成不同工件的柔性化控制。系统整体结构新颖开放，设计安全严谨。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于，包括触摸屏和与之通信的PLC，其中所述触摸屏包括第一输入模块、第二输入模块和通信模块，所述PLC包括接收模块和与所述接收模块进行通信的产线设定模组、安全控制模组；

所述第一输入模块，用于供用户选择一个或者多个工作单元组成一条产线，并设定各工作单元的编号、运行时的先后顺序和工作的位置，并将该产线信息通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中每个冲床或机器人为一个工作单元；

所述第二输入模块，用于供用户输入触发信号，并将该触发信号通过所述通信模块发送给所述接收模块，其中所述触发信号包括触发操作信号、报警信号、始能信号中的一种或者多种；

所述接收模块，用于将产线信息发送给所述产线设定模组，将触发信号发送给所述安全控制模组；

其中所述产线设定模组包括：

逻辑检测模块，用于对被选择的工作单元进行逻辑检测，判断其是否合理，若合理则启动运行模式选择模块，若不合理则启动第一报警模块，所述第一报警模块用于发出警报并提示检测故障；

所述运行模式选择模块，用于供用户选择运行模式，所述运行模式包括手动模式和自动模式，若选择手动模式则启动手动执行模块，若选择自动模式则启动自动执行模块；

所述手动执行模块，用于关闭自动信号，驱动每一工作单元按照手动指令执行；

所述自动执行模块，用于检测每一工作单元的当前工作状态，若工作状态良好则运行自动化程序，反之则锁死启动信号同时启动第二报警模块，所述第二报警模块用于发出警报并提示维修；

所述安全控制模组包括：

判断模块，用于判断所述触发信号中包含的信号种类，若同时有触发操作信号和始能信号，则将所述触发操作信号发送信号给执行模块；若所述触发信号包含报警信号则将所述报警信号发送给第三报警模块；

所述执行模块，用于按照所述触发操作信号的要求执行指令；

所述第三报警模块，用于检索所述报警信号的来源，并显示出其来源。

2.如权利要求1所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述第一输入模块中还包括扩展单元，用于调用预留工作单元。

3.如权利要求1或2所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述逻辑检测模块中的逻辑检测为根据冲压工艺、程序判断被选择的工作单元设定的位置和/或编号是否是连续的。

4.如权利要求1-3任一所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述安全控制模组还包括编址与存储模块，用于对每一所述报警信号进行加前缀编址，每一所述报警信号对应一代码地址，并对每个代码地址进行注释。

5.如权利要求1-4任一所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于，所述第三报警模块具体包括：

地址获取单元，用于根据收到的报警信号获得其对应的代码地址；

显示单元，用于调动该代码地址对应的注释并在触摸屏上显示出来。

6.如权利要求1-5任一所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于所述触摸屏还包括第三输入模块，所述PLC还包括驱动设置模组；

所述第三输入模块，用于按照编号顺序为每一所述工作单元设定位置关键点并将该关键点设置信息通过所述通信模块与所述接收模块发送给所述驱动设置模组，其中所述位置关键点包括两个或者两个以上的位置点，每个冲床或机器人为一个工作单元；

所述驱动设置模组具体包括：

现场总线模块，用于实时收集每一所述工作单元的状态信息和/或请求信息并将其发送给驱动控制模块，其中所述状态信息包括当前的位置点，所述请求信息包括请求进入的位置点、动作执行信息；

驱动控制模块，用于通过对所有工作单元的状态信息和/或请求信息进行分析，判断出是否可以响应每一所述工作单元的请求信息，若可以响应则该工作单元按照其请求信息执行，反之则该工作单元进入预设位置等待。

7.如权利要求6所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述驱动控制模块具体包括：

寄存器单元，用于通过现场总线模块将每一工作单元的状态信息和/或请求信息分别存入到不同地址的寄存器中，每一所述寄存器中预设有通用的功能指令；

解码单元，用于通过解码指令把位于不同地址的寄存器中的状态信息和/或请求信息解码出来并发送给判断单元；

所述判断单元，用于判断每一工作单元请求进入的位置点是否与其他工作单元的当前位置点和/或请求进入的位置点有冲突，若无冲突，则该工作单元通过调用其寄存器内的功能指令执行其请求信息，反之则该工作单元和与其发生冲突的工作单元进入预设位置等待同时发出警报。

8.如权利要求7所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述解码指令为DECO解码指令。

9.如权利要求1-8任一所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述产线设定模组还包括：

激活指令设定模块，用于为每一工作单元设定一个激活指令，当该工作单元被选中时，通过激活指令启动该工作单元，所述激活指令为每一工作单元上的中间继电器的开通。

10.如权利要求4所述的多台机器人和冲床联动的控制系统，其特征在于：所述注释为数字、符号、图形、文字说明中的一种或者多种。