CN104914829A - 一种混凝土预制板生产线自动监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土预制板生产线自动监控系统及监控方法，包括：人机交互界面模块、主控制器和一个或多个分控制器，所述人机交互界面模块与所述主控制器连接，所述主控制器对生产线进行整体的调度和控制，采集所述一个或多个分控制器的工作状态信息，并结合人机界面模块输入的参数信息，进行内部控制逻辑分析及数据库变量处理后，向人机界面模块输出生成的该生产线的整体状态信息进行显示，同时对所述一个或多个分控制器发送控制指令，所述一个或多个分控制器分别设置于所述生产线的各个工位设备上。本发明具有以下优点和有益效果：节约硬件成本，通用性更强；实现了整个生产线的集中整体监控及分体控制，增强了自动化水平，能提高生产效率。

Description

一种混凝土预制板生产线自动监控系统及其监控方法

技术领域

本发明属于工业生产线自动控制领域，具体涉及一种混凝土预制板生产线自动监控系统及其监控方法。

背景技术

住宅产业化已在建筑行业得到广泛关注，所谓住宅产业化，是指用工业化生产的方式来建造住宅，以提高住宅生产的劳动生产率， 提高住宅的整体质量，降低成本，降低物耗。

住宅产业化最重要的是实现构配件预制生产工厂化，即要有能够满足预制件生产要求的工业生产流水线。

混凝土预制板是建筑施工中广泛应用的产品，种类主要包括复合板、叠合板以及实心墙板等。混凝土预制板生产线的工艺流程主要包括模台移送、脱模剂喷涂、画线、模具拆装、混凝土输送、布料、振动、养护、表面处理、脱模等。

目前，国内混凝土预制板生产线自动化水平较低，人工用工量大；一条生产线往往只针对单一产品种类，适应性不强；自动控制系统还不完善，缺乏对生产过程的集中监控能力。

发明内容

本发明提出一种混凝土预制板生产线自动监控系统及其监控方法，使多种预制板产品能够共用同一监控系统，自动化程度高，能有效解决生产线的集中监控问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土预制板生产线自动监控系统，其特征在于，包括：人机交互界面模块、主控制器和一个或多个分控制器，所述人机交互界面模块与所述主控制器连接，所述主控制器对生产线进行整体的调度和控制，采集所述一个或多个分控制器的工作状态信息，并结合人机界面模块输入的参数信息，进行内部控制逻辑分析及数据库变量处理后，向人机界面模块输出生成的该生产线的整体状态信息进行显示，同时对所述一个或多个分控制器发送控制指令，所述一个或多个分控制器分别设置于所述生产线的各个工位设备上；

作为本发明的进一步改进，所述人机交互界面模块包括参数输入模块和在线显示输出模块，其中参数输入模块用于输入以下信息：用户安全管理、预制板产品种类选择、产品工艺参数的更改或调用、系统运行方式选择；在线显示输出模块用于显示实时动画仿真运行所述生产线上各个工位的工作状态，实现集中监控；

作为本发明的进一步改进，所述主控制器和人机交互界面模块采用工控机，所述一个或多个分控制器采用可编程逻辑控制器PLC；

作为本发明的进一步改进，所述一个或多个分控制器通过工业以太网总线与所述主控制器进行连接，接收所述主控制器的所述控制指令；

作为本发明的进一步改进，所述一个或多个分控制器之间不进行通信。

作为本发明的进一步改进，该生产线用于生产复合板、实心墙板或叠合楼板。

一种混凝土预制板生产线自动监控系统的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：1）判断所述主控制器与各个分控制器的通信是否正常，如果正常则进行步骤2），否则以指示灯的方式在人机界面模块进行警示，并反复通信连接；

2）所述主控制器从所述分控制器PLC1监测工位1中码垛车的忙闲状态，若空闲则进入步骤3），否则主控制器进行定时循环判断；

3）所述分控制器PLC2判断工位2中是否有装完模具的模台，若没有，则进入步骤4）；若有，则再从所述分控制器PLC5中判断工位6是否有模台，若有，则进入步骤4）；若没有，所述主控制器调度所述分控制器PLC1、PLC2以及PLC5将模台从工位2移送到工位6；

4）从所述分控制器PLC3以及PLC4中判断工位2、5、4、3是否有模台，若均没有模台，此时所述主控制器调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有二次养护好的产品或空模台，按养护好的先后顺利，命令所述分控制器PLC1从对应库位取出模台移送到工位2；

5）当工位2、5、4、3中任意一个工位有模台，或者工位1中没有二次养护好的产品或空模台时，所述主控制器从所述分控制器PLC7判断工位10是否有产品等待，若有等待，则调度所述分控制器PLC7和PLC1将工位10的模台移送到工位1中的空库位进行一次养护计时；若没有等待，则继续判断工位11a上是否有模台等待，若有，则调度所述分控制器PLC8和PLC1，将工位11a上的模台移送到工位1的空库位进行二次养护计时，若没有，则再继续判断工位11a和11b是否都空闲，若都不空闲，则返回到步骤2）；若都空闲，所述主控制器再调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有一次养护好的产品，若有，则调度所述分控制器PLC1和PLC8，从工位1中按内部逻辑顺序取出一个模台移送到11a或11b；若没有，则返回到步骤2）。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：一种生产线系统适用于多种产品的工业化生产，节约硬件成本，通用性更强；实现了整个生产线的集中整体监控及分体控制，增强了自动化水平，能提高生产效率。

附图说明

图1为本发明混凝土预制板生产线自动监控系统架构示意图；

图2为本发明实施例混凝土预制板生产线工艺流程示意图；

图3为本发明实施例混凝土预制板生产线自动监控程序流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-3所示，该监控系统包括：人机交互界面模块、主控制器、一个或多个分控制器以及由分控制器管理的生产工位设备。一个工位对应一种生产工艺步骤，例如浇筑工位，用来对混凝土预制板进行混凝土浇筑操作。一个分控制器负责一个或多个工位的操作任务，例如分控制器1负责工位1，分控制器2负责工位2和工位3。所有分控制器通过工业以太网交换机与主控制器进行信息交换。

本监控系统中，生产流水线上的工位和设备应包含不同混凝土预制板产品的全部生产工艺，按照各种产品的生产工艺不同，其中一部分工位适用于所有产品种类，另外一部分工位针对部分产品种类。例如工位1若为模具拆装工位，则所有产品种类均适用；例如工位4a若为拉毛工位，工位4b为抹平工位，则工位4a只针对叠合板才操作，其他产品如复合板、实心墙板均不操作，工位4b只针对复合板和实心墙板操作，其他产品如叠合板就不动作。

人机交互界面模块包括参数输入模块和在线显示输出模块，其中参数输入模块用于输入以下信息：用户安全管理、混凝土预制板产品种类选择、产品工艺参数更改或调用、系统运行方式选择以及系统运行启停的集中输入口，这些数据直接与主控制器的内部变量和数据库管理对应，实现整个生产线重要信息的集中管理和控制。在线显示输出模块是整个生产线工艺系统布局的浓缩，涵盖所有工位的重要状态信息，产品在生产线上的运行情况，各个工位的工作状态均在输出界面上实时动画仿真运行，界面上的信号按钮及设备动画与实际生产线一一对应，实现整个生产线系统的集中监视。

各个分工位需要的工艺信息，主控制器通过以太网传输给对应的分控制器。主控制器只负责分控制器的总体启停控制，不负责具体单个工位操作动作的执行。主控制器通过分控制器采集各工位的部分重要传感器信息，以及分控制器完成任务的状态信号，例如工位空闲、正常工作、故障、工作结束信号等。主控制器根据人机界面输入的参数信息，综合各分控制器反馈的过程信号，统一进行内部控制逻辑分析以及数据库变量处理，在协调分控制器工作的同时，也在人机交互界面的输出窗口以动画的形式将信息实时仿真输出。

本生产线系统可用于复合板、实心墙板以及叠合楼板三种产品种类的多种尺寸大小的混凝土预制板工业化生产。主控制器和人机交互界面，采用工业控制计算显示的工控机；分控制器采用可编程逻辑控制器PLC；各个PLC与工控机之间通过工业以太网总线进行连接。

工位1为产品养护存贮，对应PLC1作为分控制器1，负责将多个库位的温度控制在工艺要求范围内，以及控制码垛车的三维运动从对应库位取放模台；

工位2为模具拆除及安装，对应PLC2作为分控制器2，负责模具拆除和安装操作；

工位3为侧立脱模、工位4为模台清理，两工位共用PLC3作为分控制器，负责将模具拆除后的预制板成品从模台上脱离移走，以及对移走成品后的空模台进行清扫操作；

工位5为画线及脱模剂喷涂，对应PLC4作为分控制器4，负责对嵌件、门窗的位置在模台上画线定位，以及对空模台喷洒脱模剂；

工位6为嵌件、钢筋安放，工位7a、7b分别为一次浇筑、二次浇筑，这三个工位共用一个PLC5作为分控制器5，负责嵌件钢筋安放及两个工位的混凝土浇筑和振动控制；

工位8a、8b、9a、9b均为保温层放置及摆渡、缓冲工位，采用PLC6作为分控制器6，负责模台保温层安放工位按钮站及模台进行换线换向移送和缓冲停留；

工位10为表面振捣，对应PLC7作为分控制器7，负责对混凝土浇筑完成后的产品表面进行振捣处理；

工位11a、11b分别为拉毛、抹光，采用一个PLC8作为分控制器8，负责预养护后的产品表面拉毛和抹光处理操作；

整个生产线上还包括传输模台的导向轮和电机，以及用于模台位置检测的非接触式接近开关、浇筑工位的重量传感器、养护工位的温度传感器以及单工位的开关按钮站等，分别按工位划分到对应的PLC进行管理。

本发明实施例按照上述工位布局后，一种混凝土预制复合板的生产流程路线为：（1）空模台（带模具）从工位1的一个库位取出→（2）移到工位2将模具取走→（3）经过工位5直接到达工位4，在工位4进行清理→（4）返回工位5进行画线，之后再返回2的途中喷洒脱模剂→（5）到达工位2时，将模具按画线位置放好压紧→（6）从工位1的底下穿过移送到工位6进行嵌件钢筋等的安放→（7）移送到工位7a进行一次混凝土浇筑及振动→（8）移送到工位8a，进行保温层等材料的放置→（9）在工位9a自动换线、换向移送到9b→（10）继续传输到工位8b停留缓冲，也可进行保温层等材料的放置→（11）移送到工位7b进行二次浇筑→（12）浇筑完毕后移送到工位10进行表面振捣抹平→（13）进入工位1的空库位进行预养护→（14）预养护时间到后从工位1的库位移出，传输经过工位11a，到达11b进行表面抹光操作→（15）返回到工位1的空库位进行第二次养护→（16）养护时间到后，从工位1取出带产品的模台移到工位2进行模具拆除→（17）移送产品经过工位5和4，直接到达3，进行侧立脱模取走模台上的预制板成品，空模台返回工位4进行清理后，重复流程（4）后的步骤。

若产品种类选择为实心墙板时，工位8a、8b、7a均不需操作，模台直接经过，其他工位和复合板的工艺流程路线相同；产品种类为叠合板时，工位8a、8b、7a、10不需操作，与复合板相比，工位11b不操作，换成工位11a操作。

工控机的人机界面通过组态软件编辑，人机界面仿真上述所有工位信息，包括生产线上模台的数量或位置、各工位空闲或忙碌、养护库的各个库位状态，包含养护温度和时间等，并自动记录已经完成的产品数量。工控机按产品种类的不同，自动调度各个PLC，控制各个工位的启停及模台的移送，从而完成上述工艺流程的自动集中监控。

按照图2的工位布局以及各工位与分控制器PLC的对应关系，当用户在人机界面进行参数选择确认并启动生产线运行后的自动监控方法流程图如图3所示：包括如下步骤：

1）判断所述主控制器与各个分控制器的通信是否正常，如果正常则进行步骤2），否则以指示灯的方式在人机界面模块进行警示，并反复通信连接；

2）所述主控制器从所述分控制器PLC1监测工位1中码垛车的忙闲状态，若空闲则进入步骤3），否则主控制器进行定时循环判断；

3）所述分控制器PLC2判断工位2中是否有装完模具的模台，若没有，则进入步骤4）；若有，则再从所述分控制器PLC5中判断工位6是否有模台，若有，则进入步骤4）；若没有，所述主控制器调度所述分控制器PLC1、PLC2以及PLC5将模台从工位2移送到工位6；

4）从所述分控制器PLC3以及PLC4中判断工位2、5、4、3是否有模台，若均没有模台，此时所述主控制器调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有二次养护好的产品或空模台，按养护好的先后顺利，命令所述分控制器PLC1从对应库位取出模台移送到工位2；

5）当工位2、5、4、3中任意一个工位有模台，或者工位1中没有二次养护好的产品或空模台时，所述主控制器从所述分控制器PLC7判断工位10是否有产品等待，若有等待，则调度所述分控制器PLC7和PLC1将工位10的模台移送到工位1中的空库位进行一次养护计时；若没有等待，则继续判断工位11a上是否有模台等待，若有，则调度所述分控制器PLC8和PLC1，将工位11a上的模台移送到工位1的空库位进行二次养护计时，若没有，则再继续判断工位11a和11b是否都空闲，若都不空闲，则返回到步骤2）；若都空闲，所述主控制器再调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有一次养护好的产品，若有，则调度所述分控制器PLC1和PLC8，从工位1中按内部逻辑顺序取出一个模台移送到11a或11b；若没有，则返回到步骤2）。

图3流程图只描述了以工位1为中心的与1工位交互的各工位优先级控制流程，图3中未包含的其他工位自动监控流程，遵循的原则是，工位内部的操作由对应PLC自身完成，工位之间的传输和控制，由工控机统一调度。工控机按优先级顺序依次判断各PLC的工位状态信号，若有移送请求信号，则综合判断下一工位是否空闲，两者均满足则调度相邻工位的PLC进行动作，依次循环下去。

Claims (7)

1.一种混凝土预制板生产线自动监控系统，其特征在于，包括：人机交互界面模块、主控制器和一个或多个分控制器，所述人机交互界面模块与所述主控制器连接，所述主控制器对生产线进行整体的调度和控制，采集所述一个或多个分控制器的工作状态信息，并结合人机界面模块输入的参数信息，进行内部控制逻辑分析及数据库变量处理后，向人机界面模块输出生成的该生产线的整体状态信息进行显示，同时对所述一个或多个分控制器发送控制指令，所述一个或多个分控制器分别设置于所述生产线的各个工位设备上。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述人机交互界面模块包括参数输入模块和在线显示输出模块，其中参数输入模块用于输入以下信息：用户安全管理、预制板产品种类选择、产品工艺参数的更改或调用、系统运行方式选择；在线显示输出模块用于显示实时动画仿真运行所述生产线上各个工位的工作状态，实现集中监控。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其特征在于，所述主控制器和人机交互界面模块采用工控机，所述一个或多个分控制器采用可编程逻辑控制器PLC。

4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述一个或多个分控制器通过工业以太网总线与所述主控制器进行连接，接收所述主控制器的所述控制指令。

5.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于，所述一个或多个分控制器之间不进行通信。

6.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于，该生产线用于生产复合板、实心墙板或叠合楼板。

7.根据权利要求1-6任一项所述的混凝土预制板生产线自动监控系统的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）判断所述主控制器与各个分控制器的通信是否正常，如果正常则进行步骤2），否则以指示灯的方式在人机界面模块进行警示，并反复通信连接；

2）所述主控制器从所述分控制器PLC1监测工位1中码垛车的忙闲状态，若空闲则进入步骤3），否则主控制器进行定时循环判断；

3）所述分控制器PLC2判断工位2中是否有装完模具的模台，若没有，则进入步骤4）；若有，则再从所述分控制器PLC5中判断工位6是否有模台，若有，则进入步骤4）；若没有，所述主控制器调度所述分控制器PLC1、PLC2以及PLC5将模台从工位2移送到工位6；

4）从所述分控制器PLC3以及PLC4中判断工位2、5、4、3是否有模台，若均没有模台，此时所述主控制器调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有二次养护好的产品或空模台，按养护好的先后顺利，命令所述分控制器PLC1从对应库位取出模台移送到工位2；

5）当工位2、5、4、3中任意一个工位有模台，或者工位1中没有二次养护好的产品或空模台时，所述主控制器从所述分控制器PLC7判断工位10是否有产品等待，若有等待，则调度所述分控制器PLC7和PLC1将工位10的模台移送到工位1中的空库位进行一次养护计时；若没有等待，则继续判断工位11a上是否有模台等待，若有，则调度所述分控制器PLC8和PLC1，将工位11a上的模台移送到工位1的空库位进行二次养护计时，若没有，则再继续判断工位11a和11b是否都空闲，若都不空闲，则返回到步骤2）；若都空闲，所述主控制器再调用内部库位状态数据库变量判断工位1的库位中是否有一次养护好的产品，若有，则调度所述分控制器PLC1和PLC8，从工位1中按内部逻辑顺序取出一个模台移送到11a或11b；若没有，则返回到步骤2）。