CN105173699B - 一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，滚道系统包含至少一段带变频控制的滚道，滚道进出口各设有一套停止器、检测开关以及读写装置，每段滚道中至少包含2个工位，各工位进出口均设有传感器；当工件到达进口停止器时，通过进口检测开关检测工件已到位，进口读写装置读取工件信息并将其缓存进PLC系统，同时将其传递给各工位指导加工；工位加工完成后将工件在该工位的加工数据反写回PLC系统；所有工位加工完成后，通过出口读写装置将该段滚道中所有工位加工数据写入工件标签中。本发明通过虚拟标签技术完成加工数据的存储，到达质量追溯的功能，无需在滚道各工位进出口布置读写装置，大大减少了硬件成本，实现柔性化控制。

Description

一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统

技术领域

本发明涉及一种连续运行输送系统，尤其涉及一种采用虚拟TAG(标签)技术实现柔性化指导生产以及收集生产加工中产生的质量数据，从而减少生产线硬件成本的连续运行输送系统。

背景技术

目前，生产节拍控制、可追溯性、柔性化控制装配生产线已经是动力总成行业的趋势，新建的动力总成生产线均需满足产品生产节拍可调、产品可追溯以及设备柔性化控制的要求，为达到此要求，装配线需具备如下配置：

1)设置连续运行输送系统，从而强制生产节拍，脱离人为因素的影响，确保生产线生产节拍；

2)连续滚道设置动力滚道，采用变频控制，进出口设置停止器及读写器MOBY，中间无需设置任何阻挡装置；

3)连续运行输送系统各工位进出口均需设置读写装置MOBY，用于读写工件状态以及加工结果；

4)连续运行输送系统各工位均设置工件到位传感器，用于感应工件到位；

5)机械输送系统中需设置链条装置并带有倒勾，以确保每个时刻任何工位均只能进入一个托盘。

以上生产线存在两大硬性缺陷：

1、生产线中，每个工位零件加工指导以及数据存储功能的读写装置MOBY是必不可少的硬件，且对于连续运行输送系统，MOBY的数量需根据需求提升，这无疑需增加生产线硬件成本以及硬件故障率；

2、生产线在滚道基础之上需设置动力链条，即电机+链条驱动方式，且链条上需设置倒勾，倒勾位置可调，以确保每时刻均只有一个工件进入工位，否则工位将进入多个工件，系统很难判别，此将增加生产线机械硬件成本。

由于当前市场竞争日益激烈，成本控制问题也日益突出，往往既需要达到完善的功能，又需要注意成本的控制，因此企业面临着各种挑战，如何在保证质量的同时确保成本的下调，是当前企业面临的棘手问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在满足产品生产节拍可调、产品可追溯以及设备柔性化控制的要求的同时，成本较低的连续运行输送系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，包括滚道系统，其特征在于：所述滚道系统包含至少一段带变频控制的滚道，滚道的进出口各设有一套停止器、检测开关以及读写装置，每段滚道中至少包含2个工位，各工位进出口均设有传感器，每段滚道均设有暂停按钮盒，滚道系统由PLC控制系统进行控制；

PLC控制系统通过变频控制各滚道电机启动、停止以及速度参数调整，从而根据实际生产节拍调整工位加工节拍；

紧急情况时，通过人工按下暂停按钮盒停止当前滚道；

当工件到达进口停止器时，将工件阻挡在进口位置，通过进口检测开关检测工件已到位，进口读写装置读取工件信息并将其缓存进PLC的DB块中，同时将其传递给各工位指导加工；存储完成后进口停止器自动释放工件，工位进口传感器检测到工件进工位时，根据指导对工件进行加工，该工位加工完成后，当工位出口传感器检测到工件出工位时，将工件在该工位的加工数据反写回PLC的缓存DB块中；所有工位加工完成后，最后通过出口读写装置将该段滚道中所有工位加工数据写入工件标签TAG中。

优选地，相邻所述工位间无任何阻挡装置。

优选地，所述PLC控制系统通过PROFINET总线控制变频电机驱动器，从而控制各滚道电机启动、停止以及速度参数调整。

优选地，当前工位的出口传感器即为下一工位的进口传感器。

优选地，所述PLC的缓存DB块中允许缓存多个工件的信息以及加工数据，每当完成一个加工且到达工位出口传感器时删除加工完成工件信息，整体将未加工完成的工件信息向上移位，且每个工位缓存的工件只有当前面工件加工完成且移出后，才允许后面工件加工。

优选地，工位无需安装读写装置，通过PLC控制系统虚建一个虚拟TAG系统；当工件进入工位时，通过感应工位进口传感器按照先进先做的原则将缓存进PLC系统中的工件信息读取并传送至该工位指导生产；当工件出工位时，通过感应工位出口传感器将带有工位加工标记的当前加工工件信息以及质量数据写入虚拟TAG的缓冲空间中，同时在工位出口传感器感应到工件时需将当前加工工件信息传至下一工位指导生产，往下工位如此类推，直至出滚道出口停止器时将该滚道中所有工位的加工状态和质量数据一同通过硬件读写装置写入工件TAG中，写入成功后滚道出口停止器放行。

优选地，当工件流至滚道出口停止器时，PLC控制系统根据出口检测开关检测工件是否已到达，如到达，检测PLC的缓存DB块中对应工件如下信息：

A、各工位加工状态是否已加工；

B、工件最后一个加工工位号是否为该滚道最后一个工位号；

如以上均满足要求，则将对应工件的加工数据通过出口读写装置写入工件TAG中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)柔性化控制工件生产节拍；

2)通过虚拟TAG技术柔性化指导工件加工生产，并存储工件加工信息以及质量数据，从而很大程度上节省了项目对硬件成本的投入，；

3)由于减少了读写硬件设备，从而减少相关辅材，即安装所需支架、电缆、网线，同时间接减少了人工施工成本以及所需施工时间；

4)读写硬件设备的减少也减少了设备故障率，备品配件以及编程的多样性；

5)取消每时刻只能一个工件进入工位的限制要求，从而减少连续滚道中对动力链条的要求，间接减少项目对机械硬件的成本以及施工时间。

附图说明

图1为连续运行输送系统滚道及工位示意图；

图2为连续运行输送系统控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例，进一步阐述本发明，应理解，该案例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围，此外应理解，在阅读了本发明的讲授内容之后，本领域技术人员可对本发明做任何改动或修改，这些等价形式同样落于本申请权利要求书所限定的范围。

图1为连续运行输送系统滚道及工位示意图，共设有3段滚道，每段滚道有2或3个手动工位，工位间无任何阻挡装置，每个工位进口及出口均设有传感器，用于感应工件是否到位。另外，每段滚道在进口与出口均设有停止器、Moby读写装置以及检测开关、暂停按钮盒，停止器用于间隔连续滚道运行系统与正常滚道系统，MOBY读写装置用于将来自正常滚道系统工件类型读取并缓存进连续滚道控制系统，暂停按钮盒用于特殊情况下暂停连续运行输送系统。连续运行输送系统通过PLC控制系统实现各工位正常逻辑动作、虚拟TAG功能以及工位数据缓存功能。

图2为连续运行输送系统控制原理示意图，该装置由1套西门子PLC控制系统、HMI人机界面、现场暂停急停按钮盒、西门子现场ECO IO输入输出模块、MOBY读写装置以及G120D变频电机驱动器组成，且整套控制采用PROFINET总线控制方式。

连续运行输送系统采用虚拟TAG的技术进行控制，具体方法如下：

1、PLC控制系统通过PROFINET总线直接控制G120变频电机驱动器，从而控制各滚道电机启动、停止以及速度参数调整，使其可根据生产节拍需求启停或调整滚道运行速度；

2、根据具体工况，操作工人可人工按下设于滚道旁边的暂停按钮，停止当前滚道，来应对各类特殊情况；

3、连续运行滚道进口处设置停止器、MOBY读写装置，当工件到达进口停止器时，将其阻挡在进口位置，并通过检测开关以及MOBY读写装置检测工件已到位，PLC控制系统自动读取工件相关信息，包括工件类型、工件ID号以及总成号等，读取信息后直接将其缓存进PLC控制系统程序DB10块存储工件中，存储方式按照依次向下存储方式；其中DB10中每个工件存储信息包括工件信息、各工位加工状态、各工位加工质量数据以及各工位需加工且需追溯的零件号；

4、连续运行滚道系统事先需在PLC程序中建立如下DB块及功能：

4.1新建DB10，即缓存进连续运行滚道系统中工件信息，数据块按照整个连续运行滚道所包含的工位、所需存储的质量数据、零件号以及事先预定存储结构建立存储空间；

4.2 DB10数据块中新建进入连续运行滚道系统的工件计数存储区，用于记录工件进入数量；

4.3新建DB11，即缓存已出连续运行滚道系统的工件信息，数据块按照整个连续运行滚道所包含的工位、所需存储的质量数据、零件号以及事先预定存储结构建立存储空间；

4.4各工位新建DB1010\DB1020..DB1070，即各工位加工工件信息缓存数据块，数据块按照整个连续运行滚道所包含的工位、所需存储的质量数据、零件号以及事先预定存储结构建立存储空间；

5、在进口MOBY读写装置处将工件信息读入DB10中，并存储在事先定义的地址处，存储完成后进口停止器自动释放工件，释放完成后将工件计数加1，后续连续运行滚道工件依次向下缓存存储，同时也依次加1计数；

6、工件检测到OP1010M进工位传感器时，将DB10的工件信息按照先进先加工的原则传送给DB1010，该工位根据DB1010中存储的工件信息指导工位加工，并将加工工件所产生数据零时存储在DB1010中，当工件检测到OP1010M出口传感器时，且该工位加工完成后，将临时存储在DB1010中的对应工件的加工状态、工位质量数据以及零件号同时写入DB10中对应该工件信息的对应数据存储地址中，同时OP1010M出口传感器也是OP1020M进口传感器，即此时需将OP1010M工位加工完成后所对应的工件信息传送给OP1020M的DB1020存储块中，OP1020M根据此工件信息指导开始加工，并将加工信息零时存储在DB1020中，待检测到OP1020M出口传感器时将已加工完成工件的加工状态、工位质量数据以及零件号同时写入DB10中对应工件信息的对应数据存储地址中，其中OP1010M\OP1020M中DB1010\DB1020均可缓存多个工件的信息以及加工数据，每当完成一个加工且到达出口工位传感器时删除加工完成工件信息，整体将未加工完成的工件信息向上移位，且每个工位缓存的工件只有当前面工件加工完成且移出后，才允许后面工件加工，后续OP1030M..OP1070M数据传送方式均按照OP1010M和OP1020M传送原则执行；

7、当工件流至连续运行滚道出口停止器时，控制系统根据到位传感器以及MOBY读写装置检测工件是否已到达，如到达，检测DB10中首个存储工件信息中如下信息：

A、各工位加工状态是否已加工；

B、工件最后一个加工工位号是否为该连续运行滚道最后一个工位号。

如以上均满足要求，则将对应工件的加工数据通过出口MOBY读写装置写入工件TAG中；

8、工件流出连续运行滚道的同时需将DB10中工件计数减1，同时需将出连续运行滚道系统的工件信息缓存至DB11，当作历史数据方便查询；

以上通过连续运行输送系统中PLC存储DB块存储各工位加工数据的控制方式，即虚拟TAG技术。通过虚拟TAG技术完成了加工数据的存储，到达质量追溯的功能，无需在连续滚道各工位进出口布置MOBY读写装置，大大减少了硬件成本、人工成本以及工程施工时间；允许多个工件同时存在工位中，取消机械动力链条，间接减少项目对机械硬件的成本，大有力地提升了企业在当前市场中的竞争力。

综上所述，本发明系统的控制特点是：

1、系统采用PLC控制系统，现场总线技术，即PROFINET总线技术，各工位传感器、MOBY读写装置、各工位气缸以及外部设备均采用PROFINET现场总线连接至PLC控制系统，PLC控制系统通过该方式采集各传感器信号、加工状态，同时控制各气缸以及外部设备的运行；

2、系统采用PLC控制系统+变频滚道装置，可根据实际生产需求在人机界面上调整滚道运行速度，从而调整生产节拍，可避免操作工对生产线生产节拍的影响；

3、通过PLC控制系统、进出口停止器和MOBY读写装置将来自正常滚道控制系统中的工件信息存储到PLC控制系统中，并进行堆栈管理，堆栈管理支持先进先出的原则，同时可以进行单个工件信息缓存的插入、删除以及批量清空的管理；

4、连续运行输送系统中工位无需安装MOBY读写装置读写工件TAG，通过PLC控制系统虚建一个虚拟TAG系统，当工件进入工位时通过工位进口传感器按照先进先做的原则将缓存进PLC系统中的工件信息读取并传送至该工位指导生产，当工件出工位时通过感应工位出口传感器将带有工位加工标记的当前加工工件加工信息以及质量数据写入虚拟TAG的缓冲空间中，同时工位出口传感器在感应到工件时需将当前加工工件信息传至下一工位指导生产，往下工位如此类推，直至出连续滚道停止器时将所有该连续滚道运行系统中所有工位的加工状态和质量数据一同通过真实硬件MOBY读写装置写入工件TAG中，写入成功后停止器放行；

5、工位可允许多个工件存在，即通过数据块缓存堆栈功能存储多个工件信息，前者加工完成且将数据存储至指定地址后，根据缓存信息继续指导工位加工已缓存进工位数据块的工件。

6、虚拟TAG具有如下防错功能：

A当托盘进入工位后并感应到出工位传感器时，系统会自动将工位存储工件信息与系统缓存信息比较，检测系统中是否存在此工件，防止有人为直接插入工件到连续滚道系统中；

B当任意工位进入超过一个工件时，工件本身将进行工件缓存，此时每当进口传感器感应到工件时，再次从系统缓存区读入工件信息时，系统会自动与工位缓存的工件信息进行比较，以防止操作工将工件从某工位直接拉回导致工件重新加工；

C当托盘感应到任意工位进口传感器时，工件将检测工件在上工位是否加工，如没加工，则静止所有动作执行并提示；

D当工件到达各工位出工位传感器时，如当前加工未完成则自动停止此工位以及之前工位的滚道电机，不影响下游工位滚道电机，确保工件如没加工完成可停止在工位加工完成后再流向下一工位，系统可记录导致系统滚道停止的工位号。

Claims (7)

1.一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，包括滚道系统，其特征在于：所述滚道系统包含至少一段带变频控制的滚道，滚道的进出口各设有一套停止器、检测开关以及读写装置，每段滚道中至少包含2个工位，各工位进出口均设有传感器，每段滚道均设有暂停按钮盒，滚道系统由PLC控制系统进行控制；

PLC控制系统通过变频控制各滚道电机启动、停止以及速度参数调整，从而根据实际生产节拍调整工位加工节拍；

紧急情况时，通过人工按下暂停按钮盒停止当前滚道；

当工件到达进口停止器时，将工件阻挡在进口位置，通过进口检测开关检测工件已到位，进口读写装置读取工件信息并将其缓存进PLC控制系统的缓存DB块中，同时将其传递给各工位指导加工；存储完成后进口停止器自动释放工件，工位进口传感器检测到工件进工位时，根据指导对工件进行加工，该工位加工完成后，当工位出口传感器检测到工件出工位时，将工件在该工位的加工数据反写回PLC控制系统的缓存DB块中；所有工位加工完成后，最后通过出口读写装置将该段滚道中所有工位加工数据写入工件标签TAG中。

2.如权利要求1所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：相邻所述工位间无任何阻挡装置。

3.如权利要求1所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：所述PLC控制系统通过PROFINET总线控制变频电机驱动器，从而控制各滚道电机启动、停止以及速度参数调整。

4.如权利要求1所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：当前工位的出口传感器即为下一工位的进口传感器。

5.如权利要求1所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：所述PLC控制系统的缓存DB块中允许缓存多个工件的信息以及加工数据，每当完成一个加工且到达工位出口传感器时删除加工完成工件信息，整体将未加工完成的工件信息向上移位，且每个工位缓存的工件只有当前面工件加工完成且移出后，才允许后面工件加工。

6.如权利要求1所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：工位无需安装读写装置，通过PLC控制系统虚建一个虚拟TAG系统；当工件进入工位时，通过感应工位进口传感器按照先进先做的原则将缓存进PLC控制系统中的工件信息读取并传送至该工位指导生产；当工件出工位时，通过感应工位出口传感器将带有工位加工标记的当前加工工件信息以及质量数据写入虚拟TAG系统的缓冲空间中，同时在工位出口传感器感应到工件时需将当前加工工件信息传至下一工位指导生产，往下工位如此类推，直至出滚道出口停止器时将该滚道中所有工位的加工状态和质量数据一同通过硬件读写装置写入工件标签TAG中，写入成功后滚道出口停止器放行。

7.如权利要求1或6所述的一种基于虚拟标签技术的连续运行输送系统，其特征在于：当工件流至滚道出口停止器时，PLC控制系统根据出口检测开关检测工件是否已到达，如到达，检测PLC控制系统的缓存DB块中对应工件如下信息：

A、各工位加工状态是否已加工；

B、工件最后一个加工工位号是否为该滚道最后一个工位号；

如以上均满足要求，则将对应工件的加工数据通过出口读写装置写入工件标签TAG中。