CN104950801A - 采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于预制混凝土生产线边模摆放电控领域中的采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，包括隔离开关QF、开关电源PS1、3个电机控制回路、4个伺服驱动器控制回路，伺服电机的编码器通过Drive-Cliq电缆连接到伺服控制单元CU320-2DP，在伺服控制单元CU320-2DP中形成闭环位置反馈，完成伺服定位控制，最终命令通过Profibus-DP和中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10输出分别下达到伺服控制单元CU320-2DP和接触器KM1-3、电磁换向阀YV1-10控制中，实现路径寻优摆放的过程。该发明在单片机控制器中将路径寻优控制命令转换为伺服系统能够识别的数字命令信号，通过DP网络总线发送给伺服驱动器执行单元，系统根据自动路径寻优程序进行控制。

Description

采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置

技术领域

本发明涉及预制混凝土机械电控领域中的一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置。

背景技术

目前，边模摆放设备是一种全自动化的预制混凝土生产机械，较传统的手动吊装摆放相比，无论是摆放速度还是摆放精度方面都有了本质变化。该类设备控制工艺也非常复杂，这种新工艺的出现解决了传统手动吊装摆放设备中摆放速度低、摆放精度差、需手动调节等问题。以往在边模摆放过程中，各生产线工艺基本一致，均采用人为手动控制，无自动摆放功能。这就造成了产品一致性差，影响生产节拍时间和产品质量。因而我们拓展思维采用了新的控制工艺，改善摆放效率，提高性能参数，从而实现全自动化摆放边模。因此，研制开发一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置一直是急待解决的新课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，该发明是在基于ARM内核的单片机中将路径寻优控制命令转换为伺服系统能够识别的数字命令信号，然后通过DP网络总线发送给伺服驱动器执行单元，在进行边模摆放操作时，系统根据自动路径寻优程序进行控制，根据摆放工艺的要求，整个摆放过程对x轴、y轴、z轴、zr旋转轴之间的相互配合、动作速度、单次定位精度以及重复精度要求极高，当系统出现故障，通过安全联锁保护要求也非常全面和严格。

本发明的目的是这样实现的：一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，包括隔离开关QF、开关电源PS1、3个电机控制回路、4个伺服驱动器控制回路，电器元件包括空气开关QM1-3、接触器KM1-3、接触器KU1-4、熔断器FU1-5、进线电抗器L1-4、伺服驱动器U1-4、制动电阻R1-R4、Intel ARM系列单片机、伺服控制单元CU320-2DP、维纶触摸屏、隔离变压器T、压力传感器YL、油温传感器WK、油位传感器YW、激光测距仪LZ、动力电源指示灯HL1、操作电源指示灯HL2、安全塔灯HL3、安全塔灯HL4、高度检测开关SE1-4、长度检测开关SL1-6、零位检测开关SH1-3、划线限位SQ1-2、磁力销检测开关SQ3、电磁换向阀YV1-10、中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，整个控制系统由4部分组成，单片机控制单元，触摸屏人机交互单元，伺服驱动控制单元，单片机通讯及IO卡单元；其中伺服电机的编码器通过Drive-Cliq电缆连接到伺服控制单元CU320-2DP，在伺服控制单元CU320-2DP中形成闭环位置反馈，完成伺服定位控制，设备上所有的传感器信号和控制信号采用硬件线方式接入IntelARM系列单片机控制系统的数字量输入单元，伺服控制单元CU320-2DP和激光测距仪LZ通过Profibus-DP总线连接到单片机上开发的Profibus-DP主站通讯接口，实现由Intel ARM系列单片机控制器通过Profibus-DP网络进行控制，通过触摸屏实现产品和人之间的人机交互；在Intel ARM系列单片机中，完成了自动寻优算法程序的开发实现，其它控制工艺逻辑由Intel ARM系列单片机控制数字量输出单元相应的中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，中间继电器KA5-7和中间继电器KV1-10分别输出到相应的电磁换向阀YV1-10和电机接触器KM1-3；在控制过程执行中，首先通过触摸屏选择摆放的产品所对应的边模类型，Intel ARM系列单片机控制单元会根据所选的边模类型，通过自动寻优算法规划出摆放边模的路径命令，同时Intel ARM系列单片机控制单元将采集的输入信息与路径命令相结合分析计算，得到最终执行命令，并将最终命令通过Profibus-DP和中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10输出分别下达到伺服控制单元CU320-2DP和接触器KM1-3、电磁换向阀YV1-10控制中，实现路径寻优摆放的过程；

所述装置的工作原理及操作方法是，在托盘平面内，以托盘工艺流程前进方向定义为x轴，以同一托盘平面内与x轴垂直方向轴为y轴，将托盘左下顶点定义为坐标轴原点，以通过原点垂直于托盘平面的轴定义为z轴，以沿z轴旋转的轴定义为zr轴，以x轴正方向为0度起始；边模机械手位于该三维坐标系中，具有四自由度；其中边模机械手在x轴的行走距离为0-11500mm，y轴的行走距离为0-5800mm，z轴的升降距离为0-1750mm，zr旋转轴的旋转范围为0-360度，各轴均由伺服电机进行驱动，其中x、y、z轴伺服电机编码器为增量型，zr轴伺服电机编码器为绝对值型；划线装置位于z轴，并由气缸驱动，边模传送由三级普通交流电机传送带分段传送，根据不同的生产任务类型，边模机械手在立体坐标系中四自由度上的运动，实现从传动带上取走边模，并在托盘平面内完成各类任务所需边模位置的摆放动作及划线动作；通过隔离开关QF送电到开关柜后，动力电源指示灯HL1显示；经由隔离变压器T将AC 380V电源转换为其它相应的电压等级，柜内控制电压等级为AC 220V和DC24V；开关柜送电后，系统首先自动检测，包括检测网络通讯是否正常，划线油罐液位是否正常，气源气压是否正常，油温是否正常；开关箱供电后，首先启动机械手使机械手沿z轴方向归零至零位检测开关SH1零点(Z₀)，然后沿zr轴旋转，归零至0度(ZR₀)，随后机械手分别沿x，y轴负方向内根据位置(X₀,Y₀)上的零位检测开关SH2、SH3检测，当前位置点(X₀,Y₀,Z₀,ZR₀)即为机械手初始零点；路径自动寻优过程：首先上位机将生产任务中所需的边模摆放位置的边模、xy轴二维平面划线点坐标列(X1，Y1)，(X2，Y2)，,…,(Xn，Yn)发送到Intel ARM系列单片机控制器中，Intel ARM系列单片机控制器驱动三段传送带自动运行，当1级传送带上长度检测开关SL6检测到传送带上有边模时，处于1级传送带末端位置的挡板由气缸驱动伸出，然后通过安装在1级传送带x轴正方向及y轴负方向上的长度检测开关SL1-6及高度检测开关SE1-4，确定当前边模类型，然后比对Intel ARM系列单片机控制器中存储的已知类型边模具有固定的长度l，宽度w，高度h，及磁力锁离边模中心的距离s，计算机械手实时所处坐标位置到寻优坐标的增量距离，控制各坐标轴驱动移动相应距离，最终系统完成边模摆放及相应划线操作，运动执行过程中，伺服电机制动产生的能量通过制动电阻R1-T4进行释放；

所述装置的控制系统算法是，控制系统连锁，初始位置确定准确，气源气压正常，电机转矩处于安全转矩范围内，及其它必要连锁信号；边模机械手路径自动寻优及划线操作步骤如下：

(1)机械手由初始位置沿x轴方向移动到边模中心位置，其移动距离为：

$S_1=X_0-\frac{l}{2}$     (沿x轴方向)

其中S₁是由机械手由初始位置第一步定位的行走距离；

(2)根据激光测距仪LZ检测距离及磁力销检测开关SQ3信号，机械手沿z轴移动到接近开关检测到边模位置时停止，其移动距离即为激光测距仪LZ所检测到的由初始位置到边模上表面的距离，并补偿磁力销检测开关SQ3的距离，其移动距离为：

S₂＝S_LZ-offset1    (沿z轴方向)

其中S_LZ为激光测距仪LZ检测的机械手到边模的距离，offset1为机械手与边模上表面可靠夹持接近距离偏移量；

(3)边模机械手完成对边模的夹持后，机械手返回到z轴初始位置Z₀，其移动距离为：

S₃＝S_LZ-offset1    (沿z轴方向)

(4)机械手由当前位置二维平面坐标移动到当前类型边模所摆放的中心二维平面位置坐标，采用二维运动合成或快速直线插补的方式移动机械手，其移动距离为：

    (沿xy轴二维平面方向)

其中X_中心为边模摆中心摆放位置x轴坐标，Y_中心为边模摆中心摆放位置y轴坐标；

(5)根据四自由度zr轴坐标，旋转机械手到预定坐标角度，其旋转角度为：

当ZR_中心＝90°时，S₅＝90°，(沿zr轴方向)。

当ZR_中心＝0°时，S₅＝0°，(沿zr轴方向)

(6)机械手放置边模到托盘，由边模高度h及初始轴坐标Z₀，机械手沿z轴移动距离为：

S₆＝Z₀-h-offset2    (沿z轴方向)

其中offset2为机械手摆放边模到托盘的安全距离偏移量；

(7)此时机械手松开夹钳，放下边模，将机械手抬起到可压下磁力锁安全高度H1(固定值)后，然后移动到磁力锁位置，压下磁力锁，通过磁力将边模所在底模托盘上，其移动距离为：

S₇＝s S₈＝2s    (沿x或y轴方向)

当ZR_中心＝90°时，沿y轴方向；

当ZR_中心＝0°时，沿x轴方向；

(8)按照电控柜上电后初始归零方式，回到初始零点位置；

(9)重新取放下一边模，重新执行1至8步；

(10)当最后一个边模摆放完成后，将机械手抬到划线高度H2(固定值)进行划线操作，根据划线坐标(X1，Y1),(X2，Y2),…,(Xn，Yn)及所需划线部分控制机械手在二维平面内移动及电磁换向阀YV9喷油划线操作，喷油操作中根据划线限位SQ1-2确定喷油缸移动行程；

在摆放过程中遵循原则：相同类型的边模按照先比较摆放中心x轴坐标大小，先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模，当x轴坐标相等时，比较摆放中心y轴坐标，然后先先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模。

本发明的要点在于它的结构、工作原理及操作方法。其工作原理及操作方法是，在托盘平面内，以托盘工艺流程前进方向定义为x轴，以同一托盘平面内与x轴垂直方向轴为y轴，将托盘左下顶点定义为坐标轴原点，以通过原点垂直于托盘平面的轴定义为z轴，以沿z轴旋转的轴定义为zr轴，以x轴正方向为0度起始；边模机械手位于该三维坐标系中，具有四自由度；其中边模机械手在x轴的行走距离为0-11500mm，y轴的行走距离为0-5800mm，z轴的升降距离为0-1750mm，zr旋转轴的旋转范围为0-360度，各轴均由伺服电机进行驱动，其中x、y、z轴伺服电机编码器为增量型，zr轴伺服电机编码器为绝对值型；划线装置位于z轴，并由气缸驱动，边模传送由三级普通交流电机传送带分段传送，根据不同的生产任务类型，边模机械手在立体坐标系中四自由度上的运动，实现从传动带上取走边模，并在托盘平面内完成各类任务所需边模位置的摆放动作及划线动作；通过隔离开关QF送电到开关柜后，动力电源指示灯HL1显示；经由隔离变压器T将AC 380V电源转换为其它相应的电压等级，柜内控制电压等级为AC 220V和DC24V；开关柜送电后，系统首先自动检测，包括检测网络通讯是否正常，划线油罐液位是否正常，气源气压是否正常，油温是否正常；开关箱供电后，首先启动机械手使机械手沿z轴方向归零至零位检测开关SH1零点(Z₀)，然后沿zr轴旋转，归零至0度(ZR₀)，随后机械手分别沿x，y轴负方向内根据位置(X₀,Y₀)上的零位检测开关SH2、SH3检测，当前位置点(X₀,Y₀,Z₀,ZR₀)即为机械手初始零点；路径自动寻优过程：首先上位机将生产任务中所需的边模摆放位置的边模、xy轴二维平面划线点坐标列(X1，Y1)，(X2，Y2)，,…,(Xn，Yn)发送到Intel ARM系列单片机控制器中，Intel ARM系列单片机控制器驱动三段传送带自动运行，当1级传送带上长度检测开关SL6检测到传送带上有边模时，处于1级传送带末端位置的挡板由气缸驱动伸出，然后通过安装在1级传送带x轴正方向及y轴负方向上的长度检测开关SL1-6及高度检测开关SE1-4，确定当前边模类型，然后比对Intel ARM系列单片机控制器中存储的已知类型边模具有固定的长度l，宽度w，高度h，及磁力锁离边模中心的距离s，计算机械手实时所处坐标位置到寻优坐标的增量距离，控制各坐标轴驱动移动相应距离，最终系统完成边模摆放及相应划线操作，运动执行过程中，伺服电机制动产生的能量通过制动电阻R1-T4进行释放。

采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置与现有技术相比，具有在单片机控制器中将路径寻优控制命令转换为伺服系统能够识别的数字命令信号，然后通过DP网络总线发送给伺服驱动器执行单元，在进行边模摆放操作时，系统根据自动路径寻优程序进行控制，根据摆放工艺的要求，整个摆放过程对x轴、y轴、z轴、zr旋转轴之间的相互配合、动作速度、单次定位精度以及重复精度要求极高，当系统出现故障，通过安全联锁保护要求也非常全面和严格等优点，将广泛应用于预制混凝土生产线边模摆放电控领域中。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是二维平面托盘皮带俯视布局示意图。

图2本发明路径自动寻优流程图。

图3是本发明电气原理图第一部分。

图4是本发明电气原理图第二部分。

图5是本发明电气原理图第三部分。

图6是本发明电气原理图第四部分。

图7是本发明电气原理图第五部分。

图8是本发明电气原理图第六部分。

图9是本发明电气原理图第七部分。

图10是本发明电气原理图第八部分。

具体实施方式

参照附图，一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，包括隔离开关QF、开关电源PS1、3个电机控制回路、4个伺服驱动器控制回路，电器元件包括空气开关QM1-3、接触器KM1-3、接触器KU1-4、熔断器FU1-5、进线电抗器L1-4、伺服驱动器U1-4、制动电阻R1-R4、Intel ARM系列单片机、伺服控制单元CU320-2DP、维纶触摸屏、隔离变压器T、压力传感器YL、油温传感器WK、油位传感器YW、激光测距仪LZ、动力电源指示灯HL1、操作电源指示灯HL2、安全塔灯HL3、安全塔灯HL4、高度检测开关SE1-4、长度检测开关SL1-6、零位检测开关SH1-3、划线限位SQ1-2、磁力销检测开关SQ3、电磁换向阀YV1-10、中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，整个控制系统由4部分组成，单片机控制单元，触摸屏人机交互单元，伺服驱动控制单元，单片机通讯及IO卡单元；其中伺服电机的编码器通过Drive-Cliq电缆连接到伺服控制单元CU320-2DP，在伺服控制单元CU320-2DP中形成闭环位置反馈，完成伺服定位控制，设备上所有的传感器信号和控制信号采用硬件线方式接入Intel ARM系列单片机控制系统的数字量输入单元，伺服控制单元CU320-2DP和激光测距仪LZ通过Profibus-DP总线连接到单片机上开发的Profibus-DP主站通讯接口，实现由Intel ARM系列单片机控制器通过Profibus-DP网络进行控制，通过触摸屏实现产品和人之间的人机交互；在Intel ARM系列单片机中，完成了自动寻优算法程序的开发实现，其它控制工艺逻辑由Intel ARM系列单片机控制数字量输出单元相应的中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，中间继电器KA5-7和中间继电器KV1-10分别输出到相应的电磁换向阀YV1-10和电机接触器KM1-3；在控制过程执行中，首先通过触摸屏选择摆放的产品所对应的边模类型，Intel ARM系列单片机控制单元会根据所选的边模类型，通过自动寻优算法规划出摆放边模的路径命令，同时Intel ARM系列单片机控制单元将采集的输入信息与路径命令相结合分析计算，得到最终执行命令，并将最终命令通过Profibus-DP和中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10输出分别下达到伺服控制单元CU320-2DP和接触器KM1-3、电磁换向阀YV1-10控制中，实现路径寻优摆放的过程。

所述装置的工作原理及操作方法是，在托盘平面内，以托盘工艺流程前进方向定义为x轴，以同一托盘平面内与x轴垂直方向轴为y轴，将托盘左下顶点定义为坐标轴原点，以通过原点垂直于托盘平面的轴定义为z轴，以沿z轴旋转的轴定义为zr轴，以x轴正方向为0度起始；边模机械手位于该三维坐标系中，具有四自由度；其中边模机械手在x轴的行走距离为0-11500mm，y轴的行走距离为0-5800mm，z轴的升降距离为0-1750mm，zr旋转轴的旋转范围为0-360度，各轴均由伺服电机进行驱动，其中x、y、z轴伺服电机编码器为增量型，zr轴伺服电机编码器为绝对值型；划线装置位于z轴，并由气缸驱动，边模传送由三级普通交流电机传送带分段传送，根据不同的生产任务类型，边模机械手在立体坐标系中四自由度上的运动，实现从传动带上取走边模，并在托盘平面内完成各类任务所需边模位置的摆放动作及划线动作；通过隔离开关QF送电到开关柜后，动力电源指示灯HL1显示；经由隔离变压器T将AC 380V电源转换为其它相应的电压等级，柜内控制电压等级为AC 220V(由操作电源指示灯HL2显示)和DC24V(由开关电源PS1获得)；开关柜送电后，系统首先自动检测，包括检测网络通讯是否正常，划线油罐液位是否正常(由油位传感器YW检测)，气源气压是否正常(由压力传感器YL检测)，油温是否正常(由油温传感器WK检测)；开关箱供电后，首先启动机械手使机械手沿z轴方向归零至零位检测开关SH1零点(Z₀)，然后沿zr轴旋转，归零至0度(ZR₀)(机械手平行于x轴)，随后机械手分别沿x，y轴负方向内根据位置(X₀,Y₀)上的零位检测开关SH2、SH3检测，当前位置点(X₀,Y₀,Z₀,ZR₀)即为机械手初始零点；路径自动寻优过程：首先上位机将生产任务中所需的边模摆放位置的边模(xy轴二维平面中心坐标，边模类型，zr轴角度，相同边模数量)、xy轴二维平面划线点坐标列(X1，Y1)，(X2，Y2)，,…,(Xn，Yn)发送到Intel ARM系列单片机控制器中，Intel ARM系列单片机控制器驱动三段传送带自动运行，当1级传送带上长度检测开关SL6检测到传送带上有边模时，处于1级传送带末端位置的挡板由气缸驱动伸出，然后通过安装在1级传送带x轴正方向及y轴负方向上的长度检测开关SL1-6及高度检测开关SE1-4，确定当前边模类型，然后比对Intel ARM系列单片机控制器中存储的已知类型边模具有固定的长度l，宽度w，高度h，及磁力锁离边模中心的距离s，计算机械手实时所处坐标位置到寻优坐标的增量距离，控制各坐标轴驱动移动相应距离，最终系统完成边模摆放及相应划线操作，运动执行过程中，伺服电机制动产生的能量通过制动电阻R1-T4进行释放。

所述装置的控制系统算法是，控制系统连锁，初始位置确定准确，气源气压正常，电机转矩处于安全转矩范围内，及其它必要连锁信号；边模机械手路径自动寻优及划线操作步骤如下：

(1)机械手由初始位置沿x轴方向移动到边模中心位置，其移动距离为：

$S_1=X_0-\frac{l}{2}$     (沿x轴方向)

其中S₁是由机械手由初始位置第一步定位的行走距离；

(2)根据激光测距仪LZ检测距离及磁力销检测开关SQ3信号，机械手沿z轴移动到接近开关检测到边模位置时停止，其移动距离即为激光测距仪LZ所检测到的由初始位置到边模上表面的距离，并补偿磁力销检测开关SQ3的距离，其移动距离为：

S₂＝S_LZ-offset1    (沿z轴方向)

其中S_LZ为激光测距仪LZ检测的机械手到边模的距离，offset1为机械手与边模上表面可靠夹持接近距离偏移量；

(3)边模机械手完成对边模的夹持后，机械手返回到z轴初始位置Z₀，其移动距离为：

S₃＝S_LZ-offset1    (沿z轴方向)

(4)机械手由当前位置二维平面坐标移动到当前类型边模所摆放的中心二维平面位置坐标，采用二维运动合成或快速直线插补的方式移动机械手，其移动距离为：

    (沿xy轴二维平面方向)

其中X_中心为边模摆中心摆放位置x轴坐标，Y_中心为边模摆中心摆放位置y轴坐标；

(5)根据四自由度zr轴坐标，旋转机械手到预定坐标角度，其旋转角度为：

当ZR_中心＝90°时，S₅＝90°，(沿zr轴方向)。

当ZR_中心＝0°时，S₅＝0°，(沿zr轴方向)

(6)机械手放置边模到托盘，由边模高度h及初始轴坐标Z₀，机械手沿z轴移动距离为：

S₆＝Z₀-h-offset2    (沿z轴方向)

其中offset2为机械手摆放边模到托盘的安全距离偏移量；

(7)此时机械手松开夹钳，放下边模，将机械手抬起到可压下磁力锁安全高度H1(固定值)后，然后移动到磁力锁位置，压下磁力锁，通过磁力将边模所在底模托盘上，其移动距离为：

S₇＝s S₈＝2s    (沿x或y轴方向)

当ZR_中心＝90°时，沿y轴方向；

当ZR_中心＝0°时，沿x轴方向；

(8)按照电控柜上电后初始归零方式，回到初始零点位置；

(9)重新取放下一边模，重新执行1至8步；

(10)当最后一个边模摆放完成后，将机械手抬到划线高度H2(固定值)进行划线操作，根据划线坐标(X1，Y1),(X2，Y2),…,(Xn，Yn)及所需划线部分控制机械手在二维平面内移动及电磁换向阀YV9喷油划线操作，喷油操作中根据划线限位SQ1-2确定喷油缸移动行程；

在摆放过程中遵循原则：相同类型的边模按照先比较摆放中心x轴坐标大小，先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模，当x轴坐标相等时，比较摆放中心y轴坐标，然后先先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模。

Claims (3)

1.一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，包括隔离开关QF、开关电源PS1、3个电机控制回路、4个伺服驱动器控制回路，电器元件包括空气开关QM1-3、接触器KM1-3、接触器KU1-4、熔断器FU1-5、进线电抗器L1-4、伺服驱动器U1-4、制动电阻R1-R4、Intel ARM系列单片机、伺服控制单元CU320-2DP、维纶触摸屏、隔离变压器T、压力传感器YL、油温传感器WK、油位传感器YW、激光测距仪LZ、动力电源指示灯HL1、操作电源指示灯HL2、安全塔灯HL3、安全塔灯HL4、高度检测开关SE1-4、长度检测开关SL1-6、零位检测开关SH1-3、划线限位SQ1-2、磁力销检测开关SQ3、电磁换向阀YV1-10、中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，其特征在于：整个控制系统由4部分组成，单片机控制单元，触摸屏人机交互单元，伺服驱动控制单元，单片机通讯及IO卡单元；其中伺服电机的编码器通过Drive-Cliq电缆连接到伺服控制单元CU320-2DP，在伺服控制单元CU320-2DP中形成闭环位置反馈，完成伺服定位控制，设备上所有的传感器信号和控制信号采用硬件线方式接入Intel ARM系列单片机控制系统的数字量输入单元，伺服控制单元CU320-2DP和激光测距仪LZ通过Profibus-DP总线连接到单片机上开发的Profibus-DP主站通讯接口，实现由Intel ARM系列单片机控制器通过Profibus-DP网络进行控制，通过触摸屏实现产品和人之间的人机交互；在Intel ARM系列单片机中，完成了自动寻优算法程序的开发实现，其它控制工艺逻辑由Intel ARM系列单片机控制数字量输出单元相应的中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10，中间继电器KA5-7和中间继电器KV1-10分别输出到相应的电磁换向阀YV1-10和电机接触器KM1-3；在控制过程执行中，首先通过触摸屏选择摆放的产品所对应的边模类型，Intel ARM系列单片机控制单元会根据所选的边模类型，通过自动寻优算法规划出摆放边模的路径命令，同时Intel ARM系列单片机控制单元将采集的输入信息与路径命令相结合分析计算，得到最终执行命令，并将最终命令通过Profibus-DP和中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10输出分别下达到伺服控制单元CU320-2DP和接触器KM1-3、电磁换向阀YV1-10控制中，实现路径寻优摆放的过程。

2.根据权利要求1所述的采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，其特征在于：所述装置的工作原理及操作方法是，在托盘平面内，以托盘工艺流程前进方向定义为x轴，以同一托盘平面内与x轴垂直方向轴为y轴，将托盘左下顶点定义为坐标轴原点，以通过原点垂直于托盘平面的轴定义为z轴，以沿z轴旋转的轴定义为zr轴，以x轴正方向为0度起始；边模机械手位于该三维坐标系中，具有四自由度；其中边模机械手在x轴的行走距离为0-11500mm，y轴的行走距离为0-5800mm，z轴的升降距离为0-1750mm，zr旋转轴的旋转范围为0-360度，各轴均由伺服电机进行驱动，其中x、y、z轴伺服电机编码器为增量型，zr轴伺服电机编码器为绝对值型；划线装置位于z轴，并由气缸驱动，边模传送由三级普通交流电机传送带分段传送，根据不同的生产任务类型，边模机械手在立体坐标系中四自由度上的运动，实现从传动带上取走边模，并在托盘平面内完成各类任务所需边模位置的摆放动作及划线动作；通过隔离开关QF送电到开关柜后，动力电源指示灯HL1显示；经由隔离变压器T将AC 380V电源转换为其它相应的电压等级，柜内控制电压等级为AC 220V和DC24V；开关柜送电后，系统首先自动检测，包括检测网络通讯是否正常，划线油罐液位是否正常，气源气压是否正常，油温是否正常；开关箱供电后，首先启动机械手使机械手沿z轴方向归零至零位检测开关SH1零点(Z₀)，然后沿zr轴旋转，归零至0度(ZR₀)，随后机械手分别沿x，y轴负方向内根据位置(X₀,Y₀)上的零位检测开关SH2、SH3检测，当前位置点(X₀,Y₀,Z₀,ZR₀)即为机械手初始零点；路径自动寻优过程：首先上位机将生产任务中所需的边模摆放位置的边模、xy轴二维平面划线点坐标列(X1，Y1)，(X2，Y2)，,…,(Xn，Yn)发送到Intel ARM系列单片机控制器中，Intel ARM系列单片机控制器驱动三段传送带自动运行，当1级传送带上长度检测开关SL6检测到传送带上有边模时，处于1级传送带末端位置的挡板由气缸驱动伸出，然后通过安装在1级传送带x轴正方向及y轴负方向上的长度检测开关SL1-6及高度检测开关SE1-4，确定当前边模类型，然后比对Intel ARM系列单片机控制器中存储的已知类型边模具有固定的长度l，宽度w，高度h，及磁力锁离边模中心的距离s，计算机械手实时所处坐标位置到寻优坐标的增量距离，控制各坐标轴驱动移动相应距离，最终系统完成边模摆放及相应划线操作，运动执行过程中，伺服电机制动产生的能量通过制动电阻R1-T4进行释放。

3.根据权利要求1所述的采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置，其特征在于：所述装置的控制系统算法是，控制系统连锁，初始位置确定准确，气源气压正常，电机转矩处于安全转矩范围内，及其它必要连锁信号；边模机械手路径自动寻优及划线操作步骤如下：

(1)机械手由初始位置沿x轴方向移动到边模中心位置，其移动距离为：

$S_1=X_0-\frac{l}{2}$   (沿x轴方向)

其中S₁是由机械手由初始位置第一步定位的行走距离；

(2)根据激光测距仪LZ检测距离及磁力销检测开关SQ3信号，机械手沿z轴移动到接近开关检测到边模位置时停止，其移动距离即为激光测距仪LZ所检测到的由初始位置到边模上表面的距离，并补偿磁力销检测开关SQ3的距离，其移动距离为：

S₂＝S_LZ-offset1  (沿z轴方向)

其中S_LZ为激光测距仪LZ检测的机械手到边模的距离，offset1为机械手与边模上表面可靠夹持接近距离偏移量；

(3)边模机械手完成对边模的夹持后，机械手返回到z轴初始位置Z₀，其移动距离为：

S₃＝S_LZ-offset1  (沿z轴方向)

(4)机械手由当前位置二维平面坐标移动到当前类型边模所摆放的中心二维平面位置坐标，采用二维运动合成或快速直线插补的方式移动机械手，其移动距离为：

  (沿xy轴二维平面方向)

其中X_中心为边模摆中心摆放位置x轴坐标，Y_中心为边模摆中心摆放位置y轴坐标；

(5)根据四自由度zr轴坐标，旋转机械手到预定坐标角度，其旋转角度为：

当ZR_中心＝90°时，S₅＝90°，(沿zr轴方向)。

当ZR_中心＝0°时，S₅＝0°，(沿zr轴方向)

(6)机械手放置边模到托盘，由边模高度h及初始轴坐标Z₀，机械手沿z轴移动距离为：

S₆＝Z₀-h-offset2  (沿z轴方向)

其中offset2为机械手摆放边模到托盘的安全距离偏移量；

(7)此时机械手松开夹钳，放下边模，将机械手抬起到可压下磁力锁安全高度H1(固定值)后，然后移动到磁力锁位置，压下磁力锁，通过磁力将边模所在底模托盘上，其移动距离为：

S₇＝s S₈＝2s  (沿x或y轴方向)

当ZR_中心＝90°时，沿y轴方向；

当ZR_中心＝0°时，沿x轴方向；

(8)按照电控柜上电后初始归零方式，回到初始零点位置；

(9)重新取放下一边模，重新执行1至8步；

(10)当最后一个边模摆放完成后，将机械手抬到划线高度H2(固定值)进行划线操作，根据划线坐标(X1，Y1),(X2，Y2),…,(Xn，Yn)及所需划线部分控制机械手在二维平面内移动及电磁换向阀YV9喷油划线操作，喷油操作中根据划线限位SQ1-2确定喷油缸移动行程；

在摆放过程中遵循原则：相同类型的边模按照先比较摆放中心x轴坐标大小，先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模，当x轴坐标相等时，比较摆放中心y轴坐标，然后先先摆放小坐标边模，后摆放大坐标边模。