CN107037791A - 一种产线设备可视化故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种产线设备可视化故障诊断方法，PLC处理器经CC‑LINK主站模块向远程I/O模块输出动作执行信号和地址信息，若规定时间内没能接收到机床和机器人控制器的反馈信号，就向人机交互界面输出故障报警状况。本发明通过设置定时反馈机制，对机床和机器人故障检测进行，当PLC处理器发出远程I/O模块地址信息、机床和机器人编号信息及其对应的动作执行信号后，在规定时间内没能接收到机床和机器人的反馈信号，就能够明确地确定具体是哪个机床或机器人在执行某项动作时发生故障，便于工作人员快速定位设备的故障位置，缩短设备维护时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能监控领域，更具体地说涉及一种产线设备可视化故障诊断方法。
背景技术
现有生产制造类企业都配置有大型的产线，在产线上安装多个生产设备，当生产设备发生故障时，工作人员只能通过简单的警报提示得知，而且在进行故障排查时，只能通过肉眼观察对设备进行主观的判断，需要浪费很长的时间，而且判断的准确度低，因此无法快速定位具体是哪个设备上的哪个机械部件出现问题，需要逐一进行排查，严重影响生产效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种产线设备可视化故障诊断方法，通过该方法可快速定位故障位置。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种产线设备可视化故障诊断方法，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；
所述步骤200之后还包括：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时没有结束，执行步骤300，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，执行步骤600；
步骤600：PLC处理器向人机交互界面输出故障报警状况。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤600包括：
步骤601：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动作执行信号，人机交互界面识别以上信息；
步骤602：人机交互界面显示故障诊断页面，以列表的形式输出各个机床和机器人的故障报警状况；
步骤603：人机交互界面显示当前报警页面，以列表的形式输出当前出现故障的机床和机器人的故障报警状况以及发生时间；
步骤604：人机交互界面将所有机床和机器人的故障报警状况，发生时间以及恢复时间记录在历史报警页面。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤300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，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，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，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：本发明通过设置定时反馈机制，对机床和机器人故障检测进行，当PLC处理器发出远程I/O模块地址信息、机床和机器人编号信息及其对应的动作执行信号后，在规定时间内没能接收到机床和机器人的反馈信号，就能够明确地确定具体是哪个机床或机器人在执行某项动作时发生故障，便于工作人员快速定位设备的故障位置，缩短设备维护时间，提高生产效率。
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。
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。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。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，为了解决产线设备故障快速定位的技术问题，本发明创造公开了一种产线设备可视化故障诊断方法，其中实施该方法的故障诊断系统包括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主站模块只与其中一个远程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、编码器、电机以及继电器，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，控制器通过控制继电器的通断间接控制电机运行。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，本发明创造提供了一种产线设备可视化故障诊断方法，主要包括以下步骤：
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之后还包括：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时没有结束，执行步骤300，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，执行步骤600；
步骤600：PLC处理器向人机交互界面输出故障报警状况。
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；本发明创造在上述控制通信的方法流程基础上添加定时反馈机制，PLC处理器向远程I/O模块传输完成相关信息数据以后，启动定时器，在规定时间内，若机床和机器人控制器执行完相关动作并生成反馈信号，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的动作执行状况，若在规定时间内，PLC处理器没有接收到反馈信号，PLC处理器就向人机交互界面输出机床和机器人故障报警状况。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤600包括：
步骤601：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动作执行信号，人机交互界面识别以上信息；
步骤602：人机交互界面显示故障诊断页面，以列表的形式输出各个机床和机器人的故障报警状况；
步骤603：人机交互界面显示当前报警页面，以列表的形式输出当前出现故障的机床和机器人的故障报警状况以及发生时间；
步骤604：人机交互界面将所有机床和机器人的故障报警状况，发生时间以及恢复时间记录在历史报警页面。
具体地所述步骤600用于PLC处理器想人机交互界面输出各个机床和机器人的故障报警状况，本发明创造中PLC处理器可将机床和机器人的故障报警信息输出到3个不同的界面，当然所述人机交互界面可根据工作人员指示自由切换界面。人机交互界面显示故障诊断页面，以列表的形式输出各个机床和机器人的故障报警状况，具体表现为在该页面的顶端横向显示各机床和机器人的编号信息，在机床和机器人的编号信息竖向显示相对应的故障报警状况，工作人员通过故障诊断页面可快速定位故障的准确位置，提高维修速度；人机交互界面显示当前报警页面，在该页面中显示各故障报警状况的发生时间，故障位置，故障内容以及处理完成时间；人机交互界面显示历史报警页面，在该页面中显示一段时间之内的所有故障报警状况所发生的时间位置等信息，通过该页面工作人员可了解到该生产线上具体哪个机床或机器人发生故障的频率，让工作人员在日常工作中有针对性地对发生故障频率较高的机床或机器人进行检查维护，降低在生产运行过程中出现故障的可能性。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤300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，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，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，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故障诊断方法的具体实施方式，包括以下步骤：
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，如果是，跳转到步骤S12，如果定时没有结束，程序往下执行；
步骤S06：远程I/O模块判断地址信息是否来自CC-LINK主站模块，如果是，继续往下执行，如果不是，机床和机器人控制器无需执行任何操作，返回步骤S05；
步骤S07：远程I/O模块判断接收到的地址信息是否与自身的地址信息一致，如果是，继续往下执行，如果不是，机床和机器人控制器无需执行任何操作，返回步骤S05；
步骤S08：机床和机器人控制器根据动作执行信号执行操作；
步骤S09：判断编码器是否检测到电机运行，如果是，继续往下执行，如果不是，机床和机器人控制器无需执行任何操作，返回步骤S05；
步骤S10：机床机器人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处理器和人机交互界面；
步骤S11：人机交互界面输出机床和机器人动作执行状况；
步骤S12：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相应的执行动作信号；人机交互界面显示故障诊断页面，以列表的形式输出机床和机器人的故障状况；人机交互界面显示当前报警页面，以列表的形式输出机床和机器人的故障状况以及发生时间；人机交互界面将所有故障状况，发生时间，恢复时间以列表的形式记录在历史报警页面。
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 (3)
1.一种产线设备可视化故障诊断方法，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之后还包括：
步骤501：PLC处理器启动定时；
步骤502：判断定时是否结束，若定时没有结束，执行步骤300，若定时结束，PLC处理器没有接收到反馈信号，执行步骤600；
步骤600：PLC处理器向人机交互界面输出故障报警状况。
2.根据权利要求1所述的一种产线设备可视化故障诊断方法，其特征在于所述步骤600包括：
步骤601：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动作执行信号，人机交互界面识别以上信息；
步骤602：人机交互界面显示故障诊断页面，以列表的形式输出各个机床和机器人的故障报警状况；
步骤603：人机交互界面显示当前报警页面，以列表的形式输出当前出现故障的机床和机器人的故障报警状况以及发生时间；
步骤604：人机交互界面将所有机床和机器人的故障报警状况，发生时间以及恢复时间记录在历史报警页面。
3.根据权利要求2所述的一种产线设备可视化故障诊断方法，其特征在于所述步骤300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，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，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，控制器无法生成反馈信号，返回步骤502。
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