CN106406263A - 一种柔性制造自动化物流控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性制造自动化物流控制方法，属于工业自动化生产技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。本发明托板搬运过程中，能够实现高速运行、加减速控制、位置精度控制以及多轴同动控制，能够有效消除机械间隙影响。
Description
技术领域
本发明涉及到工业自动化生产技术领域，尤其涉及一种柔性制造自动化物流控制方法。
背景技术
FMS，即柔性制造，是指在计算机支持下，能适应加工对象变化的制造系统。柔性制造系统是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。
柔性制造单元由一台或数台数控机床或加工中心构成的加工单元。柔性制造单元适合加工形状复杂，多加工工序，加工工时较长，多品种变批量的机械零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产品种、批量、工序变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。
用于机械自动化加工领域的柔性制造系统有各种不同的组成结构，最为典型的柔性制造系统，由多台加工单元和辅助工艺设备、物流搬运单元、零件集放库、零件上下料站、设备和物流单元电气控制系统、总控系统组成。电气控制系统是整个柔性制造系统的控制大脑和部分执行器件。物流搬运电气控制系统可完成柔性制造系统所需的物流搬运小车驱动的运动控制、物流搬运和执行中逻辑控制、监控报警、采集加工机床的各种控制信号，反馈给上位控制系统，协助总控完成柔性制造系统的全部智能控制和零件搬运装卸功能。物流搬运控制系统需要根据集成设备、机械结构、工作模式，进行硬件配置选定，控制方法设计、控制软件开发，以满足柔性制造系统对物流搬运系统的控制需要。其中的物流搬运系统，机械上由物流小车在加工设备、上下料站、零件集放库之间穿梭运行，控制方面向上与总控系统连接，向下与多台设备、托板库、上下料站连接，并进行实时协调控制。
由于柔性制造系统是一种具有自动化、智能化特点并集成多项综合技术的机械零件加工的自动化系统，其控制系统的组成各式各样。其中计算机控制系统用以处理柔性制造系统的各种信息，输出控制数控机床和物料系统等自动操作所需的信息。包括多种系统软件，如：设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程调度软件、系统管理和监控软件。系统软件用以确保柔性制造系统有效地适应中小批量多品种生产的管理、控制及优化工作。现有技术通常采用变频电机和变频装置或步进电机及驱动装置作为搬运小车的驱动装置，在调速性能、控制精度、安全性能方面较差。而且采用主要用于逻辑控制的PLC做运动控制器，只有直线运动方式，起停运动规律和运动方式简单，运动控制指令与逻辑控制集成，性能难以保证，对于物流搬运小车的特殊控制方式和功能难于实现。
公开号为CN 103878414A，公开日为2014年06月25日的中国专利文献公开了一种柔性制造生产线，其特征在于：包括供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元和立体存储单元；所述的供料单元包括输送轨道、料仓、推料杆和旋转气缸，所述料仓设在输送轨道的正上方，所述推料杆位于料仓底部的输送轨道的末端，且所述推料杆与一伸缩气缸的输出轴连接；在输送轨道的前端设有取货台；所述旋转气缸固定在支架上，旋转气缸的输出轴从固定齿轮的轴孔中穿出与摆臂连接，在所述摆臂的另一端安装有一个垂直向下、能自由转动的带有齿轮的真空吸嘴；所述的检测单元包括基座、升降平台和推进气缸，在所述基座上设有一支架，所述升降平台安装在所述支架上，所述推进气缸的输出轴与升降平台的一端连接，在升降平台的四周设有对升降平台上的工件进行识别检测的传感器，所述传感器至少包括识别工件有无的电容式传感器、识别工件材质的电感式传感器和识别工件颜色的漫射式光电传感器；所述的加工单元包括固定底座，在固定底座上设有旋转工作台，所述旋转工作台与交流伺服电机连接，旋转工作台的顶面为一圆盘，所述圆盘自圆心沿圆周设有多条支臂，在每条支臂的前端设有放置工件的固定位，在旋转工作台的圆周上依次设有输入工位、钻孔工位、检测工位和输出工位，所述输出工位连接一下行滑槽；所述的搬运单元为气动机械手，包括一个提取气缸、一个摆臂气缸、一个转动气缸和设有气动夹爪的摆臂，提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆前端；所述的立体存储单元包括立体存储仓库，在所述立体存储仓库前设有X轴步进电机和Y轴步进电机，所述X轴步进电机与X轴丝杆驱动组件连接，所述Y轴步进电机与Y轴丝杆驱动组件连接；在Y轴丝杆驱动组件上装有一双作用气缸，所述双作用气缸的输出轴与用于将工件推入预定位置的推块相连接。
该专利文献公开的柔性制造生产线，虽然可实现工件的全自动化供料、多方位识别检测、工件的高效率钻孔加工，提高了柔性制造生产线的自动化和柔性化，但是，工件的搬运过程中不能高速运行，不能实现加减速控制、位置精度控制以及多轴同动控制，存在机械间隙影响。
公开号为CN 204790526U，公开日为2015年11月18日的中国专利文献公开了一种工业型柔性制造生产线系统，其特征在于，包括：物料分拣单元，包括分拣机器人、条形码扫描单元和自动化输送线装置，分拣机器人设置在自动化输送线装置上方，条形码扫描单元设置在自动化输送线装置一侧，自动化输送线装置的另一侧设置用于放置分拣零件的分拣筐；物料搬运转移单元，包括激光扫码单元和用于搬运零件的物料机搬运器人，激光扫码单元设置在自动化输送线单元的一端的待拾取区，搬运机器人设置在自动化输送线装置一端的外侧；数控铣床加工单元，设置在物料搬运机器人的一侧；信息控制单元包括控制零件在物料分拣单元、物料搬运单元和数控铣床加工单元之间流转的物流管理单元和计算机控制单元，计算机控制单元包括控制物料分拣单元、物料搬运转移单元、数控铣床加工单元动作的多个PLC，多个PLC和物流管理单元通过总线与总控计算机连接。
该专利文献公开的工业型柔性制造生产线系统，虽然通过现场总线将所有单元PLC控制系统进行高度、高效集成，实现网络调度与控制，但是，采用的PLC主要功能是可编程逻辑控制，在运动控制方面功能比较简单，不能完成复杂的运动控制，无法实现多轴同动。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种柔性制造自动化物流控制方法，采用本发明，托板搬运过程中，能够实现高速运行、加减速控制、位置精度控制以及多轴同动控制，能够有效消除机械间隙影响。
本发明通过下述技术方案实现：
一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
还包括可编程逻辑控制装置、远程工业现场总线通讯装置和宏执行器装置，可编程逻辑控制装置，用于实现物流搬运系统的操作、运行和安全保护逻辑控制；远程工业现场总线通讯装置，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机对各机床的操作指令和控制数据传递；宏执行器装置，用于定义搬运小车的运动规律、运动速度、运动位置和运动方式以及定义绝对物流编码系统的数据，提供设置修改数据的操作路径。
所述数字伺服电机包括光纤通讯接口和串行绝对位置编码接口，光纤通讯接口，用于驱动各模块与物流控制器之间的运动控制指令和反馈；串行绝对位置编码接口，用于搬运小车的绝对位置的记录。
所述电气控制装置还包括运动控制程序模块、绝对位置寻址编码模块、PLC程序模块和网络交互机床控制信息接口模块，运动控制程序模块，用于搬运小车运动过程中辅助动作的控制；绝对位置寻址编码模块，用于物流搬运系统中搬运小车运动位置的指令、托板各停留位置的记录和调用；PLC程序模块，用于物流搬运系统中搬运小车的工作方式及工作参数控制；网络交互机床控制信息接口模块，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机的操作指令和控制数据传递。
本发明的工作原理如下：
当需要搬运小车进行手动托板调度时，将物流搬运系统切换到手动调度模式，操作者在物流搬运操作台上分别选择输入需要调度的托板源位置和托板需要到达的目标位置编码，启动调度按钮，物流搬运系统将调出托板调度控制程序和嵌入的托板取放、安全检查等子程序执行，启动搬运小车的X轴数字伺服电机，将驱动搬运小车自动运行到定义的源位置，自动消除传动间隙影响，进行安全确认，启动托板取放程序，通过搬运小车的Y轴和Z轴的联合运动动作，取走该位置上的托板，停留在安全位置，X轴数字伺服电机再次驱动搬运小车以最高70米/分的速度到达目标位置，进行安全检查和确认，将停留在搬运小车上的托板通过Y轴和Z轴的联合运动动作，放置在目标位置上。如果在调度过程中发现调度托板的源位置没有托板，托板身份检验错误、目标位置已有托板等非正常情况，程序将报警，中断搬运程序。
当需要搬运小车进行自动托板调度时，总控计算机开启自动加工和调度模式，总控计算机将自动设置源库位和目标库位的编号、启动自动调度的物流搬运调度程序和安全检查、托板取放子程序，驱动电机带动搬运小车，根据总控计算机下达的自动调度命令，随时在系统的上下料工位、加工设备、辅助设备、托板缓存和集放库位之间来回穿梭，完成上述这些位置的上料、下料、成品零件缓存、待加工零件缓存等自动托板搬运动作。搬运期间，搬运小车的X轴动作行走时，托板处于搬运小车上的固定安全位置、检验托板的安全状况、搬运工位的安全状况、搬运托板的身份正确性。托板的取放由Y轴和Z轴联合动作完成。若有非正常情况，物流搬运系统将报警并中断搬运流程。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，首先获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；然后输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，再启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；最后搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。较现有技术而言，搬运小车，能够实现高速运行、加减速控制、位置精度控制、多轴同动控制，消除机械间隙影响，在控制系统的硬件上，技术集成度高，多平台综合、成熟技术运用，容易满足和实现FMS的技术复杂、功能多、智能化要求高的需求；各平台之间控制信息共享控制，控制信息传递速度快，信号稳定可靠，保障了物流搬运过程中运行平稳性。
二、本发明，采用数字伺服电机作为搬运小车的驱动源，保证了FMS物流搬运的速度、加减速控制、位置控制精度、绝对位置的数据的可靠性；与采用普通变频装置加编码器反馈、步进电机开环驱动的物流搬运车控制相比，具有一定技术优势，控制性能好、控制可靠性高，同时还具有很大的可扩展性。
三、本发明，采用绝对位置寻址编码模块，实现了FMS中搬运小车和物流托板的自动化、智能化、安全的搬运和控制；达到物流搬运系统搬运精度、搬运速度、搬运安全性的技术要求；实现被加工零件在FMS中的自动装卸、自动化加工、自动集放缓存等功能。
四、本发明，采用网络交互机床控制信息接口模块，使FMS的卧式加工中心及其他设备的控制和实时工作状态信息的采集上传，供总控计算机监控、决策；总控计算机运用现场信息，采用确定的算法进行分析计算，决策命令下达到物流搬运和加工设备等，实现物流智能调度、机床控制等指令，实现FMS的集成控制和调度管理。
五、本发明，多种控制开发平台集合一体，完成极其复杂的不同的控制任务，运用多轴运动控制技术的指令系统完成托板搬运的指令和托板穿梭寻址控制；运用数字化驱动和检测技术完成物流搬运小车的驱动和运行，充分满足速度、加速度、位置控制精度等方面的技术要求；运用可编程逻辑控制技术，实现物流搬运系统的多种控制方式转换、安全逻辑控制、上下料站操作和显示；运用工业现场控制网络技术实现物流搬运系统与多台加工设备之间的控制信息传递和连接；运用开放式数控系统技术，让总控计算机通过API函数、采集到整个FMS系统工作状态，并通过专家调度算法进行智能运算发出指令，指挥FMS的正常运行，具有技术集中性好、性能优越、可靠性高、信息传递速度快的特点。
六、本发明，采用物流绝对位置寻址编码，实现了在总控计算机FMS管理软件中的自动托板搬运调度和物流搬运系统上的手动托板搬运控制；在运动控制程序中运用特殊指令，进行搬运小车运动控制，达到预定的运行速度70米/分，良好的加速和减速控制保证物流搬运平稳安全、高效；在运动控制程序中嵌入托板安全检查指令确保托板调度安全；在运动指令中加入特殊的运动控制指令，确保物流搬运小车克服机械结构缺陷的影响，实现精确定位；基于开发的物流绝对位置寻址编码系统的编码方法，运用控制平台“宏执行器”二次开发，开发了与编码方法配合使用的人机交互界面外观结构、界面交互内容、界面色彩、内置的控制软件和变量分配等，大大方便了物流搬运系统的生产、调试、日常维护和人机控制信息交互，能够保证其精确定位、加减速、安全控制性能。
七、本发明，运用模块化设计，对FMS中物流搬运电气控制系统、加工设备的电气控制系统、辅助设备的电气控制系统的各种控制信息的采集、传递、处理、下达、监控等进行模块化的规划、分类处理，使这种方法在便于其他类似的系统中采用和参考；也便于在后续的生产开发运用中不断的、持续改进和推广使用；有了规范的FMS口模块，将使FMS产品生产更加规范，新品的开发周期缩短，并便于产品的技术管理。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明取托板流程框图；
图2为本发明放托板流程框图。
具体实施方式
实施例1
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
本实施例为最基本的实施方式，首先获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；然后输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，再启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；最后搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。较现有技术而言，搬运小车，能够实现高速运行、加减速控制、位置精度控制、多轴同动控制，消除机械间隙影响，在控制系统的硬件上，技术集成度高，多平台综合、成熟技术运用，容易满足和实现FMS的技术复杂、功能多、智能化要求高的需求；各平台之间控制信息共享控制，控制信息传递速度快，信号稳定可靠，保障了物流搬运过程中运行平稳性。
实施例2
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
本实施例为一较佳实施方式。
实施例3
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
本实施例为又一较佳实施方式。
实施例4
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
还包括可编程逻辑控制装置、远程工业现场总线通讯装置和宏执行器装置，可编程逻辑控制装置，用于实现物流搬运系统的操作、运行和安全保护逻辑控制；远程工业现场总线通讯装置，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机对各机床的操作指令和控制数据传递；宏执行器装置，用于定义搬运小车的运动规律、运动速度、运动位置和运动方式以及定义绝对物流编码系统的数据，提供设置修改数据的操作路径。
本实施例为又一较佳实施方式。
实施例5
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
还包括可编程逻辑控制装置、远程工业现场总线通讯装置和宏执行器装置，可编程逻辑控制装置，用于实现物流搬运系统的操作、运行和安全保护逻辑控制；远程工业现场总线通讯装置，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机对各机床的操作指令和控制数据传递；宏执行器装置，用于定义搬运小车的运动规律、运动速度、运动位置和运动方式以及定义绝对物流编码系统的数据，提供设置修改数据的操作路径。
所述数字伺服电机包括光纤通讯接口和串行绝对位置编码接口，光纤通讯接口，用于驱动各模块与物流控制器之间的运动控制指令和反馈；串行绝对位置编码接口，用于搬运小车的绝对位置的记录。
本实施例为又一较佳实施方式。
实施例6
一种柔性制造自动化物流控制方法，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
还包括可编程逻辑控制装置、远程工业现场总线通讯装置和宏执行器装置，可编程逻辑控制装置，用于实现物流搬运系统的操作、运行和安全保护逻辑控制；远程工业现场总线通讯装置，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机对各机床的操作指令和控制数据传递；宏执行器装置，用于定义搬运小车的运动规律、运动速度、运动位置和运动方式以及定义绝对物流编码系统的数据，提供设置修改数据的操作路径。
所述数字伺服电机包括光纤通讯接口和串行绝对位置编码接口，光纤通讯接口，用于驱动各模块与物流控制器之间的运动控制指令和反馈；串行绝对位置编码接口，用于搬运小车的绝对位置的记录。
所述电气控制装置还包括运动控制程序模块、绝对位置寻址编码模块、PLC程序模块和网络交互机床控制信息接口模块，运动控制程序模块，用于搬运小车运动过程中辅助动作的控制；绝对位置寻址编码模块，用于物流搬运系统中搬运小车运动位置的指令、托板各停留位置的记录和调用；PLC程序模块，用于物流搬运系统中搬运小车的工作方式及工作参数控制；网络交互机床控制信息接口模块，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机的操作指令和控制数据传递。
本实施例为最佳实施方式，采用数字伺服电机作为搬运小车的驱动源，保证了FMS物流搬运的速度、加减速控制、位置控制精度、绝对位置的数据的可靠性；与采用普通变频装置加编码器反馈、步进电机开环驱动的物流搬运车控制相比，具有一定技术优势，控制性能好、控制可靠性高，同时还具有很大的可扩展性。采用绝对位置寻址编码模块，实现了FMS中搬运小车和物流托板的自动化、智能化、安全的搬运和控制；达到物流搬运系统搬运精度、搬运速度、搬运安全性的技术要求；实现被加工零件在FMS中的自动装卸、自动化加工、自动集放缓存等功能。采用网络交互机床控制信息接口模块，使FMS的卧式加工中心及其他设备的控制和实时工作状态信息的采集上传，供总控计算机监控、决策；总控计算机运用现场信息，采用确定的算法进行分析计算，决策命令下达到物流搬运和加工设备等，实现物流智能调度、机床控制等指令，实现FMS的集成控制和调度管理。多种控制开发平台集合一体，完成极其复杂的不同的控制任务，运用多轴运动控制技术的指令系统完成托板搬运的指令和托板穿梭寻址控制；运用数字化驱动和检测技术完成物流搬运小车的驱动和运行，充分满足速度、加速度、位置控制精度等方面的技术要求；运用可编程逻辑控制技术，实现物流搬运系统的多种控制方式转换、安全逻辑控制、上下料站操作和显示；运用工业现场控制网络技术实现物流搬运系统与多台加工设备之间的控制信息传递和连接；运用开放式数控系统技术，让总控计算机通过API函数、采集到整个FMS系统工作状态，并通过专家调度算法进行智能运算发出指令，指挥FMS的正常运行，具有技术集中性好、性能优越、可靠性高、信息传递速度快的特点。采用物流绝对位置寻址编码，实现了在总控计算机FMS管理软件中的自动托板搬运调度和物流搬运系统上的手动托板搬运控制；在运动控制程序中运用特殊指令，进行搬运小车运动控制，达到预定的运行速度70米/分，良好的加速和减速控制保证物流搬运平稳安全、高效；在运动控制程序中嵌入托板安全检查指令确保托板调度安全；在运动指令中加入特殊的运动控制指令，确保物流搬运小车克服机械结构缺陷的影响，实现精确定位；基于开发的物流绝对位置寻址编码系统的编码方法，运用控制平台“宏执行器”二次开发，开发了与编码方法配合使用的人机交互界面外观结构、界面交互内容、界面色彩、内置的控制软件和变量分配等，大大方便了物流搬运系统的生产、调试、日常维护和人机控制信息交互，能够保证其精确定位、加减速、安全控制性能。运用模块化设计，对FMS中物流搬运电气控制系统、加工设备的电气控制系统、辅助设备的电气控制系统的各种控制信息的采集、传递、处理、下达、监控等进行模块化的规划、分类处理，使这种方法在便于其他类似的系统中采用和参考；也便于在后续的生产开发运用中不断的、持续改进和推广使用；有了规范的FMS口模块，将使FMS产品生产更加规范，新品的开发周期缩短，并便于产品的技术管理。
Claims (7)
1.一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、获取总控计算机和操作者的自动调度或手动调度托板命令；
b、输入托板调用指令的源位置和目标位置或者托板返回的托板代码，然后启动柔性制造自动化物流控制系统的电气控制装置，搬运小车运动到取托板的源位置，取下搬运托板；
c、搬运小车带上托板运动到托板的目标位置，在进行安全确认后将托板放置在目标位置上，完成自动搬运。
2.根据权利要求1所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：所述步骤a中，手动调度托板命令是指操作者在操作界面上输入托板搬运的源位置和目标位置，搬运小车将托板取下并放置在目标位置上，并记录目前的托板位置状况。
3.根据权利要求1所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：所述步骤a中，自动调度托板命令是指通过电气控制装置发出调度命令，搬运装置将装有加工零件的托板自动搬运到指定位置，完成待加工零件装载和缓存；将已加工零件送往下料站或缓存库，完成装卸操作，并记录目前的托板位置状况。
4.根据权利要求1所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：所述柔性制造自动化物流控制系统，包括搬运小车和电气控制装置，搬运小车上设置有绝对位置检测编码器、安全控制检测光电传感器、托板射频识别模块和驱动搬运小车多轴同动的数字伺服电机；绝对位置检测编码器，用于检测搬运小车在物流搬运系统中的绝对位置X、Y、Z坐标；安全控制检测光电传感器，用于搬运小车在物流搬运时检测将要执行的取放动作目标位置上是否有托板，确认是否符合搬运条件；托板射频识别模块，用于与搬运小车上的记忆模块进行交互，确认被搬运的托板是否具有正确的身份编码；数字伺服电机，用于驱动搬运小车在物流搬运系统中X、Y、Z三个方向的运动并进行位置控制；电气控制装置包括数控机床控制信息网络交互模块、物流控制器和总控计算机，数控机床控制信息网络交互模块，用于将采集到的加工数控机床及搬运小车实时工作状态信息上传给总控计算机，总控计算机，用于对搬运小车进行调度控制。
5.根据权利要求4所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：还包括可编程逻辑控制装置、远程工业现场总线通讯装置和宏执行器装置，可编程逻辑控制装置，用于实现物流搬运系统的操作、运行和安全保护逻辑控制；远程工业现场总线通讯装置，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机对各机床的操作指令和控制数据传递；宏执行器装置，用于定义搬运小车的运动规律、运动速度、运动位置和运动方式以及定义绝对物流编码系统的数据，提供设置修改数据的操作路径。
6.根据权利要求4所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：所述数字伺服电机包括光纤通讯接口和串行绝对位置编码接口，光纤通讯接口，用于驱动各模块与物流控制器之间的运动控制指令和反馈；串行绝对位置编码接口，用于搬运小车的绝对位置的记录。
7.根据权利要求6所述的一种柔性制造自动化物流控制方法，其特征在于：所述电气控制装置还包括运动控制程序模块、绝对位置寻址编码模块、PLC程序模块和网络交互机床控制信息接口模块，运动控制程序模块，用于搬运小车运动过程中辅助动作的控制；绝对位置寻址编码模块，用于物流搬运系统中搬运小车运动位置的指令、托板各停留位置的记录和调用；PLC程序模块，用于物流搬运系统中搬运小车的工作方式及工作参数控制；网络交互机床控制信息接口模块，用于采集传递多台加工数控机床的工作状态和控制信息，下达总控计算机的操作指令和控制数据传递。
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