CN106843161B - 一种生产设备运行状况可视化监控方法 - Google Patents

一种生产设备运行状况可视化监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产设备运行状况可视化监控方法，包括以下步骤：通过人机交互界面设置机器人和机床的执行动作，设置CC‑LINK主站模块以及远程I/O模块的地址信息；PLC处理器通过CC‑LINK主站模块向各分站模块传输远程I/O模块的地址信息、编号信息以及执行动作信号；机床和机器人控制器根据执行动作信号执行操作，并生成反馈信号，远程I/O模块将自身地址信息，机床和机器人编号信息以及反馈信号经CC‑LINK主站模块传输到PLC处理器；PLC处理器向人机交互界面输出机床和机器人动作执行状况。本发明通过PLC处理器统筹整个系统运行，利用人机交互界面进行输入设置以及产线设备的动作执行状况的输出显示，工作人员可对整个生产线系统进行实时可视化的观察，操作简便直观。

Description

一种生产设备运行状况可视化监控方法
技术领域
本发明涉及一种设备监控方法，更具体地说涉及一种生产设备运行状况可视化监控方法。
背景技术
现有大型生产线设备一般只提供操作控制平台，至于生产设备的运行状况只能靠工作人员观察，可靠性低，虽然设备控制器依照程序设定发出执行动作信号，但是设备的机械部件是否执行了相应内容的动作工作人员难以通过观察得知，因此现有的系统对于工作人员来说人性化程度不足。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种生产设备运行状况可视化监控方法，可对产线上的各个设备运行状况进行监控。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种生产设备运行状况可视化监控方法，包括以下步骤：
步骤100：通过人机交互界面设置机器人和机床的执行动作，设置机床和机器人的编号信息，设置CC-LINK主站模块以及远程I/O模块的地址信息；
步骤200：PLC处理器通过CC-LINK主站模块向各分站模块传输远程I/O模块的地址信息、编号信息以及执行动作信号；
步骤300：机床和机器人控制器根据执行动作信号执行操作，并生成反馈信号，远程I/O模块将自身地址信息，机床和机器人编号信息以及反馈信号经CC-LINK主站模块传输到PLC处理器；
步骤400：PLC处理器向人机交互界面输出机床和机器人动作执行状况。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤400包括以下步骤：
步骤401：PLC处理器向人机交互界面传输远程I/O模块的地址信息，机床和机器人的编号信息以及对应的反馈信号；
步骤402：人机交互界面显示动作流程监控页面，将机床和机器人的动作执行状况以列表的方式输出；
步骤403：人机交互界面显示机器人输出监控页面，将机器人的动作执行状况以网状图的方式输出；
步骤404：人机交互界面显示机床监控页面，将机床的动作执行状况以网状图的方式输出。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤200之后包括：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，人机交互界面无需输出机床和机器人的动作执行状况，若定时没有结束，执行步骤300。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤300包括：
步骤301：远程I/O模块判断接收到的地址信息是否与自身所存地址信息一致，如果一致，远程I/O模块将执行动作信号传输到机床和机器人控制器，机床和机器人控制器根据执行动作信号执行相应动作，如果不一致，无需进行任何操作，机床和机器人控制器无法生成反馈信号；
步骤302：机床和机器人的编码器是否检测到电机运行，如果检测到，机床和机器人控制器生成反馈信号并将反馈信号经远程I/O模块和CC-LINK主站模块传输到PLC处理器，若编码器没有检测到电机运行，机床和机器人控制器无法生成反馈信号，返回步骤502
本发明的有益效果是：本发明通过PLC处理器统筹整个系统运行，利用人机交互界面进行输入设置以及产线设备的动作执行状况的输出显示，工作人员可对整个生产线系统进行实时可视化的观察，操作简便直观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明系统的电路原理图；
图2是本发明机床和机器人的电路原理图；
图3是本发明控制方法的具体流程图；
图4是本发明机器人输出监控页面的显示样式图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图2，本发明创造涉及一种生产设备运行状况可视化监控方法，其中用于实现该方法的监控系统包括PLC处理器、CC-LINK主站模块、人机交互界面以及两个以上的分站模块，所述分站模块包括远程I/O模块、机器人以及机床，所述人机交互界面通过以太网与PLC处理器通信连接，人机交互界面为技术人员提供输入操作页面以及系统运行状态信息输出页面，所述PLC处理器与CC-LINK主站模块相连，所述远程I/O模块分别与机器人以及机床相连，各分站模块之间通过远程I/O模块相互串联，所述CC-LINK主站模块与任意一个远程I/O模块相连。其中人机交互界面利用以太网与PLC处理器相连，实现远程控制，技术人员无需到产线运行现场即可实时控制并查看运行情况。
本发明中所述CC-LINK主站模块与远程I/O模块的连接是CC-LINK网络，属于一种控制与链路系统，整个系统利用现场总线将各个远程I/O模块的实时数据传输到CC-LINK主站模块进行管理，具有实时性、开放性、保护功能齐全、通信速率快、网络先进、布线方便等优点，有利于分散系统实现集中监控，提高系统自动化水平，减轻工人劳动强度。
本系统与传统的控制系统相比较，区别之处在于，传统的连接方式是从控制端分别引出多根通信电线到每一个受控端，一旦生产线上设备装置较多，就会导致控制端出现较多数量的引线，如此一来技术人员在安装整套设备时，容易产生接线错误的情况，当系统在该情况下运行时，产生设备以及产品损坏的可能性较高，而本发明创造增设有CC-LINK主站模块和远程I/O模块，各个远程I/O模块串联，CC-LINK主站模块与其中一个远程I/O模块相连，减轻CC-LINK主站模块的接线负担，CC-LINK主站模块只需引出一根电线到远程I/O模块，大大提高系统安装效率，提高接线准确度。
本系统中所述的机器人和机床均设置有控制器、供电模块、直流输入模块、直流输出模块以及编码器，所述直流输入模块、直流输出模块、供电模块以及编码器分别与控制器相连。当系统运行时，机床和机器人都需要完成一系列复杂的操作，因此需要使用智能控制器进行协调，所述编码器是脉冲编码器，是一种光学式位置检测元件，其编码盘安装在各个电机部件的旋转轴上，以便测出电机旋转轴的旋转角度和速度变化，再传输到控制器进行处理，所述控制器利用直流输入模块和直流输出模块与远程I/O模块进行数据传输。
参照图3，本发明创造提供一种生产设备运行状况可视化监控方法，包括以下步骤：
步骤100：通过人机交互界面设置机器人和机床的执行动作，设置机床和机器人的编号信息，设置CC-LINK主站模块以及远程I/O模块的地址信息；
步骤200：PLC处理器通过CC-LINK主站模块向各分站模块传输远程I/O模块的地址信息、编号信息以及执行动作信号；
步骤300：机床和机器人控制器根据执行动作信号执行操作，并生成反馈信号，远程I/O模块将自身地址信息，机床和机器人编号信息以及反馈信号经CC-LINK主站模块传输到PLC处理器；
步骤400：PLC处理器向人机交互界面输出机床和机器人动作执行状况。
本方法中人机交互界面向外界提供控制输入操作页面以及设备运行状态输出页面，方便工作人员直观地观察了解到设备当前以及过去的运行状态。
具体地，步骤100中，在产线设备运行前，人机交互界面显示机器人输入监控页面以及机床监控页面，工作人员需要预先设置产线上各个机床和机器人的编号信息以及对应需要执行的动作的具体内容，系统运行过程中机床和机器人会根据用户的设定执行相应的动作，因此本系统可与不同的产品相适应，厂家无需根据不同的产品配置不同的生产设备，另外配置CC-LINK主站模块以及远程I/O模块的地址信息，目的在于识别区分不同的远程I/O模块，确保PLC处理器将执行动作信号传输到对应的远程I/O模块；步骤200中，系统开始运行，PLC处理器根据设定，先将远程I/O模块的地址信息、机床和机器人的编号信息以及对应的执行动作信号传输到CC-LINK主站模块，CC-LINK主站模块再将自身地址信息整合在一起并发送到远程I/O模块；步骤300以及步骤400中远程I/O模块根据编号信息将机床和机器人的执行动作信号传输到对应的控制器，控制器执行动作并生成反馈信号传输到远程I/O模块，远程I/O模块再将自身的地址信息、机床和机器人的编号信息以及反馈信号经CC-LINK主站模块传输到PLC处理器，PLC处理器最后将各个远程分站的机床和机器人动作执行状况输出到人机交互界面。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤400包括以下步骤：
步骤401：PLC处理器向人机交互界面传输远程I/O模块的地址信息，机床和机器人的编号信息以及对应的反馈信号；
步骤402：人机交互界面显示动作流程监控页面，将机床和机器人的动作执行状况以列表的方式输出；
步骤403：人机交互界面显示机器人输出监控页面，将机器人的动作执行状况以网状图的方式输出；
步骤404：人机交互界面显示机床监控页面，将机床的动作执行状况以网状图的方式输出。
具体地，人机交互界面首先识别远程I/O模块的地址信息、机床和机器人的编号信息以及反馈信号，确定具体是哪一个机床或者机器人执行了什么内容的动作，之后人机交互界面分别在动作流程监控页面、机器人输出监控页面以及机床监控页面输出各个机床和机器人的动作执行状况。其中在动作流程监控页面中，按顺序以文字列表的方式输出各个机床和机器人的动作执行状况，例如输出显示“1号机床冲压完成”，“1号机器人送料完成”等形式；参照图4，在机器人输出监控页面，以网状图的方式输出机器人的动作执行状况，具体表现为，横向显示机器人的编号信息，纵向显示执行的动作内容，如此形成网状图，当某个机器人执行完某一项动作，就在机器人输出监控页面点亮相应的网状格；同理人机交互界面在机床监控页面以同样的网状图方式输出机床的动作执行状况。工作人员可自行切换到各个监控页面，对整个产线的设备进行实时的，全面的可视化监控。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造还配置了定时功能，在所述步骤200之后还包括一下步骤：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，人机交互界面无需输出机床和机器人的动作执行状况，若定时没有结束，执行步骤300。
具体地，PLC处理器向CC-LINK主站模块发送数据以后，启动定时器，在规定时间内，如果PLC处理器没有接收到反馈信号，人机交互界面就无法输出机床和机器人的动作执行状况，工作人员能够在相应的监控页面中观察到异常状况，例如在动作流程监控页面中可观察到没有显示出某个机床或机器人的某项动作，或者在机器人输出监控页面中跳过某个网状格的点亮，如此一来工作人员就能够清楚设备在执行哪个动作时发生故障。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤300是机床和机器人产生所述反馈信号的机制，包括以下步骤：
步骤301：远程I/O模块判断接收到的地址信息是否与自身所存地址信息一致，如果一致，远程I/O模块将执行动作信号传输到机床和机器人的控制器，机床和机器人控制器根据执行动作信号执行相应动作，如果不一致，无需进行任何操作，机床和机器人控制器无法生成反馈信号；
步骤302：机床和机器人的编码器是否检测到电机运行，如果检测到，机床和机器人控制器生成反馈信号并将反馈信号经远程I/O模块和CC-LINK主站模块传输到PLC处理器，若编码器没有检测到电机运行，机床和机器人控制器无法生成反馈信号，返回步骤502。
具体地，由于分站模块和通过远程I/O串联在一起，并且CC-LINK主站模块与其中一个远程I/O模块相连，所以整个网络中CC-LINK主站模块和每个远程I/O模块都能够接收到各自所传输的信息数据，因此远程I/O模块首先需要判断所接收的数据是否来自CC-LINK主站模块，如果是，远程I/O模块再判断接收到的地址信息是否与自身一致，如果一致，远程I/O模块将执行动作信号传输到对应机床和机器人的控制器，机床和机器人控制器根据执行动作信号执行相应动作；虽然系统上能确保控制器按照程序设定发生相应的指令，但是无法保证机床和机器人的电机部件是否运作了，所以需要利用编码器对机床和机器人的动作执行状况进行检测，所述编码器包括编码盘，编码盘安装在各个电机部件的旋转轴上，以便测出电机旋转轴的旋转角度和速度变化，再生成电脉冲信号传输到机器人或者机床的控制器进行处理生成反馈信号。
参照图3，为本发明创造可视化监控方法的具体实施例，其流程如下所示：
步骤S01：在人机交互界面设置机器人和机床的执行动作内容，设置机床和机器人的编号信息，设置CC-LINK主站模块和远程I/O模块的地址信息；
步骤S02：PLC处理器向CC-LINK主站模块传输远程I/O模块的地址信息、机床和机器人的编号信息以及对应机床和机器人的执行动作信号；
步骤S03：CC-LINK主站模块将自身地址信息和PLC处理器传输的信息发送到各个远程I/O模块；
步骤S04：PLC处理器启动定时；
步骤S05：判断定时是否结束，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，人机交互界面无需输出机床和机器人的动作执行状况，若定时没有结束，执行下一步操作；
步骤S06：远程I/O模块判断接收到的信息是否来自CC-LINK主站模块，如果是，再判断接收到的地址信息是否与自身所存地址信息一致，如果一致，机床或机器人控制器执行相应动作，若信息不是来自CC-LINK主站模块或者接收到的地址信息是否与自身所存地址信息不一致，控制器无需进行任何操作；
步骤S07：机床或机器人编码器是否检测到电机运行，如果是，控制器生成反馈信号并将反馈信号传输到远程I/O模块，远程I/O模块将地址信息、机床和机器人编号信息以及反馈信号经CC-LINK主站模块传输到PLC处理器以及人机交互界面，若编码器没有检测到电机运行，控制器无需生成反馈信号，返回步骤S05；
步骤S08：人机交互界面识别地址信息，编号信息以及反馈信号；
步骤S09：人机交互界面显示动作流程监控页面，将机床和机器人的动作执行状况以列表的方式输出；
步骤S10：人机交互界面显示机器人输出监控页面，将机器人的动作执行状况以网状图的方式输出；
步骤S11：人机交互界面显示机床监控页面，将机床的动作执行状况以网状图的方式输出。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种生产设备运行状况可视化监控方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤100：通过人机交互界面设置机器人和机床的执行动作，设置机床和机器人的编号信息，设置CC-LINK主站模块以及远程I/O模块的地址信息；
步骤200：PLC处理器通过CC-LINK主站模块向各分站模块传输远程I/O模块的地址信息、编号信息以及执行动作信号；
步骤300：机床和机器人控制器根据执行动作信号执行操作，并生成反馈信号，远程I/O模块将自身地址信息，机床和机器人编号信息以及反馈信号经CC-LINK主站模块传输到PLC处理器；
步骤400：PLC处理器向人机交互界面输出机床和机器人动作执行状况；
所述步骤200之后包括：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，人机交互界面无需输出机床和机器人的动作执行状况，若定时没有结束，执行步骤300；
所述步骤400包括以下步骤：
步骤401：PLC处理器向人机交互界面传输远程I/O模块的地址信息，机床和机器人的编号信息以及对应的反馈信号；
步骤402：人机交互界面显示动作流程监控页面，将机床和机器人的动作执行状况以列表的方式输出；
步骤403：人机交互界面显示机器人输出监控页面，将机器人的动作执行状况以网状图的方式输出；
步骤404：人机交互界面显示机床监控页面，将机床的动作执行状况以网状图的方式输出。
2.根据权利要求1所述的一种生产设备运行状况可视化监控方法，
其特征在于所述步骤300包括：
步骤301：远程I/O模块判断接收到的地址信息是否与自身所存地址信息一致，如果一致，远程I/O模块将执行动作信号传输到机床和机器人控制器，机床和机器人控制器根据执行动作信号执行相应动作，如果不一致，无需进行任何操作，机床和机器人控制器无法生成反馈信号；
步骤302：机床和机器人的编码器是否检测到电机运行，如果检测到，机床和机器人控制器生成反馈信号并将反馈信号经远程I/O模块和CC-LINK主站模块传输到PLC处理器，若编码器没有检测到电机运行，机床和机器人控制器无法生成反馈信号，返回步骤502。
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