CN107803579B - 一种具有物联网接口的双cpu电阻焊控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，包括焊接主回路系统、主控制系统和主电力检测系统，所述主控制系统和主电力检测系统各自设有独立的CPU,双CPU之间通过CAN口通信；所述主控制系统控制焊接主回路系统工作；所述主电力检测系统用于检测焊接主回路系统通电状况并控制主回路的通断；所述主电力检测系统还设有4G LTE物联网接口，将检测的相关数据发送到云端服务器。本发明利用4G LTE物联网接口接入互联网的数据平台和分析平台，同时还可以实现电流的精准控制，以及保证主控系统失控情况的及时处理。

Description

一种具有物联网接口的双CPU电阻焊控制设备
技术领域
本发明属于焊装生产控制领域,特别涉及一种具有4G LTE物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备。
背景技术
随着国内汽车制造行业的蓬勃发展，电阻焊机在汽车行业得到了广泛应用。而随着现场焊机设备的数量快速增长，为了解决设备使用中的各种监管问题，基于局域网的电阻焊机集中控制系统则应运而生。，
然而，为了应对近些年人们对于汽车的巨大需求量，各大车企不断增设新的焊装生产线，并纷纷选择在各地增设新的汽车工厂，直接导致现有的焊接生产管理系统面对了许多新的挑战：首先，新生产线的增设对于现场总线系统来说不可避免的会存在系统安装和维护成本高、更换升级不方便、线路和插接件故障率高、设备位置受限、故障排查困难等问题。其次，出于成本控制、社会政策等原因，汽车制造现场往往相对偏远且散布在各地，现场总线焊接系统无法满足企业对于各现场的集中管控需求，可能会出现监管成本过高，故障排查不及时等问题。同时数据利用率低，企业和设备提供商无法将各现场的数据进行集中比对分析，及时发现潜在的技术问题，为现场运营人员提供有效的技术支持。
因此，本领域就有了控制系统与物联网相结合的设想，但这需要焊机现场控制设备支持物联网接口。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种具有4G LTE物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，利用4G LTE物联网接口接入互联网的数据平台和分析平台，同时还可以实现电流的精准控制，以及保证主控系统失控情况的及时处理。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，包括焊接主回路系统、主控制系统和主电力检测系统，所述主控制系统和主电力检测系统各自设有独立的CPU,双CPU之间通过CAN口通信；
所述主控制系统控制焊接主回路系统工作；所述主电力检测系统用于检测焊接主回路系统通电状况并控制主回路的通断；所述主电力检测系统还设有4G LTE物联网接口，将检测的相关数据发送到云端服务器。
进一步的，所述焊接主回路系统包括：空气开关、主电力开关、两个电流互感器、主焊接变压器和焊接设备；所述空气开关受主电力检测系统控制，用于接通工业电源380V交流；主电力开关受主控制系统板控制，调节流过的电流；主焊接变压器为焊接设备输出大电流完成焊接；两个电流互感器一个接入主控制系统，用于回路电流值大小的检测，另一个接入主电力检测系统，用于电流有无的检测。
进一步的，所述主控制系统设有触发系统，自动适应感性负载，检测系统的功率因数并调节控制角度。
进一步的，所述主控制系统设有比例阀接口，具有比例阀控制功能，实现不同型号焊机的控制。
进一步的，所述主控制系统具有两套独立计数系统，每套有16平台，每平台的焊接电流增长率和点数单独设定，电流增长方式为平台递增或线性逐点递增。
进一步的，所述主电力检测系统包括电流电压转换检测电路、脱扣输出电路，所述电流电压转换检测电路用于检测焊接主回路系统通电状况，所述脱扣输出电路用于控制主回路的通断。
进一步的，所述主电力检测系统设有GSM、WCDMA、TD-SCDMA、TDD-LTE和FDD-LTE模式，数据基于CAN与4G LTE的相互转换，数据传输采用自有协议，双向透传。
更进一步的，所述主电力检测系统自动检测各种模式的信号强弱，首选4G LTE网络，当4G LTE网络信号不好时，自动切换到其他模式。
进一步的，所述主电力检测系统通过物联网接口、借助云端服务器和系统的心跳包机制，实现断网重连功能。
进一步的，所述主电力检测系统对于因网络原因未能成功发送出去的数据，保存在带电可擦写可编程读写存储器芯片内，并记录时间，当网络恢复后继续发送。
相对于现有技术，本发明所述的具有物联网接口的双CPU电阻焊控制设备具有以下优势：
本发明提供一种具有物联网接口的双CPU电阻焊控制设备，其一，可以实现焊接的电流精准控制，电流精度正负3％。同时提供对于比例阀的多段焊接压力控制、修磨系统的线性逐点控制等等功能，为焊接三要素补充了压力精准控制；其二，采用双CPU的双系统，使系统对于主电力开关的保护脱离主控制系统，当主系统失控时可以有效及时的切断空气开关，保障人员设备安全；其三，实现了设备级的物联网接口，只需增加相应的服务器，在远程、异地都可以通过PC或手机等终端直接访问云端服务器，云端服务器调取数据服务器的数据，完成对联网系统内任意点焊机的信息访问，实现远程、异地等情况下对设备状态的监测以及故障的诊断和排查。通过该系统，可以建立一个部署在云计算平台上的工业焊机大数据库服务器，用以采集、分析、挖掘整个焊接行业焊机及客户的焊接生产数据。这些数据将形成一个本行业的焊接大数据应用基础，可以在挖掘大数据基础上，形成多种应用，比如焊机故障远程诊断，提前预判并做好售后增值服务，协助为客户提升车间生产效率等。
附图说明
图1是本发明系统结构图；
图2是本发明主控制系统的软件流程图；
图3是本发明主电力检测系统的软件流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种具有物联网接口的双CPU电阻焊控制设备，系统分为三个部分：焊接主回路系统、主控制系统和主电力检测系统。
焊接主回路系统包括：空气开关、主电力开关、两个电流互感器、主焊接电源(变压器)和电缆焊钳等设备。系统空气开关接通工业电源380V交流，主电力开关受主控制系统控制，调节流过的电流，主焊接变压器得电后，焊钳短路输出大电流，完成焊接。两个电流互感器一个用于回路电流值大小的检测，一个用于电流有无的检测，分别送入主控制系统和主电力检测系统。
主控制系统包括：主CPU(STM32F407-A)和外扩静态RAM、带电可擦写可编程读写存储器芯片EEPROM(24C64)、输入系统、输出系统、CPLD、比例阀接口电路、人机界面、电流反馈系统、触发系统及电源部分。
主控制系统通过触发电路试探系统的功率因数，根据电流互感器的反馈电流值与通过人机界面输入的设定值进行比较，由触发电路调整触发角，送到主电力开关完成焊接电流控制。主控制系统通过CAN口与主电力检测系统连接，焊接电流、焊接时间、系统功率因数角、触发角、导通角、焊点数、钳号、故障类型等等通过CAN口发送到主电力检测系统的CAN口，完成数据通信。
本发明的主控制系统可以自动适应感性负载，通过触发电路检测系统的功率因数并调节控制角度，焊接电流的控制方式有恒流方式、恒角度方式和恒压方式，可以通过拨码开关选择。恒流方式可以选择初级反馈和次级反馈。
主控制系统还可以具有比例阀控制功能，可以实现电流型0-10mA、4-20mA以及电压型0-10V等不同型号的控制，系统设计了10段压力可调节规范。
人机界面采用工业触摸屏，中、英文界面，傻瓜式菜单操作。采用可编程逻辑器件CPLD技术，结构紧凑集成度高。
主控制系统还可以具有两套独立计数系统，每套有16平台，每平台的焊接电流增长率和点数可单独设定。电流增长方式可以选择平台递增和线性逐点递增。
主电力检测系统包括：主CPU(STM32F407-B)、4G模块(Sim7600C)、Sim卡、天线、带电可擦写可编程读写存储器芯片EEPROM(24C64)、电流电压转换检测电路(I/V)、脱扣输出电路和电源部分。
主电力检测系统的主CPU通过CAN口与主控板通信，读取焊接参数等电阻焊控制设备检测的相关数据，如：焊接电流、焊接时间、系统功率因数角、触发角、导通角、焊点数、钳号、故障类型等等，通过串口用AT指令控制4G LTE模块Sim7600C，完成CAN和4G LTE的数据转换,发送到云端服务器；同时，主回路的一路电流互感器的反馈信号进入电流电压转换电路(I/V)用于检测通电状况，当通电时间超过保存在24C64内的设定值时，通过脱扣电路断开主回路空气开关。
主电力检测系统支持GSM、WCDMA、TD-SCDMA、TDD-LTE和FDD-LTE等模式，数据是基于CAN与4G LTE的相互转换，数据传输采用自有协议，双向透传。
主电力检测系统数据的发送自动检测各种模式的信号强弱，优先4G LTE网络，当4G LTE网络信号不好时，自动切换到GSM/GPRS模式，保障网络通信畅通。
主电力检测系统还可以借助云端服务器和系统的心跳包机制，实现断网重连功能。
主电力检测系统对于因网络原因未能成功发送出去的数据，系统会保存在带电可擦写可编程读写存储器芯片内，并记录时间，当网络恢复后继续发送。
由现场数据采集模块、面向服务应用模块和网站服务器模块组成的物联网通信系统组成了B/S架构的远程监控检测系统，可以通过PC、手机等终端浏览，并作为行业大数据的来源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，包括焊接主回路系统、主控制系统和主电力检测系统，所述主控制系统和主电力检测系统各自设有独立的CPU,双CPU之间通过CAN口通信；
所述主控制系统控制焊接主回路系统工作；所述主电力检测系统用于检测焊接主回路系统通电状况并控制主回路的通断；所述主电力检测系统还设有4G LTE物联网接口，将检测的相关数据发送到云端服务器；
所述焊接主回路系统包括：空气开关、主电力开关、两个电流互感器、主焊接变压器和焊接设备；所述空气开关受主电力检测系统控制，用于接通工业电源380V交流；主电力开关受主控制系统控制，调节流过的电流；主焊接变压器为焊接设备输出大电流完成焊接；两个电流互感器一个接入主控制系统，用于回路电流值大小的检测，另一个接入主电力检测系统，用于电流有无的检测。
2.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主控制系统设有触发系统，自动适应感性负载，检测系统的功率因数并调节控制角度。
3.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主控制系统设有比例阀接口，具有比例阀控制功能，实现不同型号焊机的控制。
4.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主控制系统具有两套独立计数系统，每套有16平台，每平台的焊接电流增长率和点数单独设定，电流增长方式为平台递增或线性逐点递增。
5.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主电力检测系统包括电流电压转换检测电路、脱扣输出电路，所述电流电压转换检测电路用于检测焊接主回路系统通电状况，所述脱扣输出电路用于控制主回路的通断。
6.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主电力检测系统设有GSM、WCDMA、TD-SCDMA、TDD-LTE和FDD-LTE模式，数据基于CAN与4G LTE的相互转换，数据传输采用自有协议，双向透传。
7.根据权利要求6所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主电力检测系统自动检测各种模式的信号强弱，首选4G LTE网络，当4G LTE网络信号不好时，自动切换到其他模式。
8.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主电力检测系统通过物联网接口、借助云端服务器和系统的心跳包机制，实现断网重连功能。
9.根据权利要求1所述的一种具有物联网接口的双CPU工业电阻焊控制设备，其特征在于，所述主电力检测系统对于因网络原因未能成功发送出去的数据，保存在带电可擦写可编程读写存储器芯片内，并记录时间，当网络恢复后继续发送。
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