CN108227655A - 一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，包括：工艺柔性逻辑部序编制模块，为快速正确的自动生成夹具电气工艺控制工序流程图；硬件平台架构编制模块，为自动生成电气元件的选型表格；控制软件和通讯软件快速生成模块，为自动执行软件性逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件；自动识别模块，生成一个站点编号和自动定义自动定义输入点的规则自我诊断维护模块为，自动制定出输出执行元件的老化周期和更新时间。它能够规范在制作和设计工装夹具的电控系统式制作和设计的统一性、提高设计人员的效率，保证制作和设计的准确性，并提供了设备预防性维护数据为设备安全预防体系提供基础数据。

Description

一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统
技术领域
本发明涉及自动生产线上的模块化电控系统，尤其涉及一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统。
背景技术
在自动生产线中工装夹具上快速组合式的模块化电控系统是一种广泛应用于汽车焊装线、零部件焊接装配行业中对零部件在工装系统上所需要进行柔性控制的夹具电控系统。目前行业内对工装系统夹具的电控系统的制作和设计均由电气工程师对每一个夹具进行人工硬件方案的设计、选型，人工编制PLC控制程序，没有一个标准的规范进行分类统一，因此均存在如果为同样的工装夹具系统在每一个项目的设计和制作中会出现不同的制作方式和设计编程规范。个性化特点极强，极大的浪费了制作成本和人工成本，同时也不利于事后的维护和设备的管理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的设计和制作时的个性化缺陷，从而提供一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，它能够规范在制作和设计工装夹具的电控系统式制作和设计的统一性、提高设计人员的效率，保证制作和设计的准确性，并提供了设备预防性维护数据为设备安全预防体系提供基础数据。
实现上述目的的技术方案是：一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，它包括：工艺柔性逻辑部序编制模块，硬件平台架构编制模块，控制软件和通讯软件快速生成模块，自动识别模块，自我诊断维护模块。
所述工艺柔性逻辑部序编制模块。根据工装夹具的功能特点按工艺控制的先后次序，将工艺控制的时序节点与输出执行元件先后执行输出动作的逻辑输出点，填入利用EXCEL的宏环境编制的工艺逻辑部序编制模块内动作节点次序的节点功能块选项上，工艺逻辑部序编制模块就能自动生成电气工艺控制工序流程图。
所述硬件平台架构编制模块：根据工艺逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图，由工程师所填写希望使用的控制方式及所需要的PLC和其他控制元件、传感元件等电气元件的品牌，进行自我编制的PLC的I/O输入输出模块配置图表格及电气元件数量清单，输出执行电器元件的数量和形式、保护的数量和形式、传感器的数量和形式。预装电缆的数量和形式。
所述控制软件和通讯软件快速生成模块：根据工艺柔性逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图和电控系统硬件平台架构编制模块所编制的硬件方案清单及与外围设备的通讯架构的方式，自动执行软件逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件，并自动生成后缀名为*.awl程序执行文件。通过此文件可以由电气工程师直接将此文件导入PLC的配置转换文件中，由PLC自动转换为程序逻辑部控制程序和通讯配置程序。
所述自动识别模块：根据电控硬件平台上所制定的夹具数量，夹具的自动识别模块自动定义夹具的唯一编号并自动生成一个站点编号，并将此站点编号复制给软件模块，由软件模块进行匹配，同时夹具自动识别还生成一个二进制代码文件、由工程师将此二进制代码文件复制入夹具上的编码识别器，并将此编码序列复制入硬件架构平台，由硬件平台自动定义输入点的规则。以保证外围设备对本夹具自动识别的安全可靠性。
所述自我诊断维护模块：根据电控系统硬件平台所选用的输出执行元件的品牌所规定的使用寿命参数和软件控制步序中一个固定时间内各种输出执行元件的使用频率次数，根据元件使用频率量化的特点运用数理统计的方式判断设备量化趋势，制定出输出执行元件的老化周期和更新时间，并将此功能模块单独作为一个子模块嵌入至电控系统的控制软件中，以备提前通知设备管理和维护人员及时安排预知检修计划，并提早核实备件或外委件。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的工艺柔性逻辑部序编制模块为汇总了大量的夹具电控系统设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动进行电气工艺控制工序流程图的设计的生成，在不需要人工干预的情况下，保证了设计的正确性，提高了设计效率。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的硬件平台架构编制模块汇总了大量的夹具电控系统电气硬件设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动的生成电气元件的选型表格，电气元件数量的统计表格、输入输出模块的定义表格、硬件标识号码的编制表格。可以在不需要人工干预的情况下，保证了电气硬件选型的正确性，减轻了电气设计工程师的任务量。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的控制软件和通讯软件快速生成模块汇总了大量的夹具电控系统电气控制软件和通讯软件的编程方式和编程规则，可以运用数据库的方式，自动的生成执行软件的逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件。可以在不需要人工干预的情况下，保证了软件程序编制的正确性，减轻了电气软件设计工程师的任务量。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的夹具的自动识别模块，可以运用数据储存的先入先出的方式，自动制定每一个夹具的唯一定义编号和站点地址，并将此地址和编号融入与硬件设备中。保证了外围设备对本夹具自动识别的安全可靠性，防止外围设备对本夹具和其他夹具的互相之间的通讯干涉。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的自我诊断维护模块汇总了大量的夹具电控系统电气型号的选型参数，可以运用数理统计的方式，计算一个固定时间内输出执行元件的使用频率次数和量化的特点，从而判断设备量化趋势，并自动制定出输出执行元件所需要的更新时间表。进一步提高了设备预防性维护的要求，为设备安全预防体系提供基础数据。
本发明的有益效果是：提供一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，它能够规范在制作和设计工装夹具的电控系统式制作和设计的统一性、提高设计人员的效率，保证制作和设计的准确性，并提供了设备预防性维护数据为设备安全预防体系提供基础数据。
附图说明
图1为本发明提出的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参照图1，本发明提出的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，它包括：工艺柔性逻辑部序编制模块，硬件平台架构编制模块，控制软件和通讯软件快速生成模块，自动识别模块，自我诊断维护模块。
所述工艺柔性逻辑部序编制模块。根据工装夹具的功能特点按工艺控制的先后次序，将工艺控制的时序节点与输出执行元件先后执行输出动作的逻辑输出点，填入利用EXCEL的宏环境编制的工艺逻辑部序编制模块内动作节点次序的节点功能块选项上，工艺逻辑部序编制模块就能自动生成电气工艺控制工序流程图。
所述硬件平台架构编制模块：根据工艺逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图，由工程师所填写希望使用的控制方式及所需要的PLC和其他控制元件、传感元件等电气元件的品牌，进行自我编制的PLC的I/O输入输出模块配置图表格及电气元件数量清单，输出执行电器元件的数量和形式、保护的数量和形式、传感器的数量和形式。预装电缆的数量和形式。
所述控制软件和通讯软件快速生成模块：根据工艺柔性逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图和电控系统硬件平台架构编制模块所编制的硬件方案清单及与外围设备的通讯架构的方式，自动执行软件逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件，并自动生成后缀名为*.awl程序执行文件。通过此文件可以由电气工程师直接将此文件导入PLC的配置转换文件中，由PLC自动转换为程序逻辑部控制程序和通讯配置程序。
所述自动识别模块：根据电控硬件平台上所制定的夹具数量，夹具的自动识别模块自动定义夹具的唯一编号并自动生成一个站点编号，并将此站点编号复制给软件模块，由软件模块进行匹配，同时夹具自动识别还生成一个二进制代码文件、由工程师将此二进制代码文件复制入夹具上的编码识别器，并将此编码序列复制入硬件架构平台，由硬件平台自动定义输入点的规则。以保证外围设备对本夹具自动识别的安全可靠性。
所述自我诊断维护模块：根据电控系统硬件平台所选用的输出执行元件的品牌所规定的使用寿命参数和软件控制步序中一个固定时间内各种输出执行元件的使用频率次数，根据元件使用频率量化的特点运用数理统计的方式判断设备量化趋势，制定出输出执行元件的老化周期和更新时间，并将此功能模块单独作为一个子模块嵌入至电控系统的控制软件中，以备提前通知设备管理和维护人员及时安排预知检修计划，并提早核实备件或外委件。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的工艺柔性逻辑部序编制模块为汇总了大量的夹具电控系统设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动进行电气工艺控制工序流程图的设计的生成，在不需要人工干预的情况下，保证了设计的正确性，提高了设计效率。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的硬件平台架构编制模块汇总了大量的夹具电控系统电气硬件设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动的生成电气元件的选型表格，电气元件数量的统计表格、输入输出模块的定义表格、硬件标识号码的编制表格。可以在不需要人工干预的情况下，保证了电气硬件选型的正确性，减轻了电气设计工程师的任务量。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的控制软件和通讯软件快速生成模块汇总了大量的夹具电控系统电气控制软件和通讯软件的编程方式和编程规则，可以运用数据库的方式，自动的生成执行软件的逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件。可以在不需要人工干预的情况下，保证了软件程序编制的正确性，减轻了电气软件设计工程师的任务量。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的夹具的自动识别模块，可以运用数据储存的先入先出的方式，自动制定每一个夹具的唯一定义编号和站点地址，并将此地址和编号融入与硬件设备中。保证了外围设备对本夹具自动识别的安全可靠性，防止外围设备对本夹具和其他夹具的互相之间的通讯干涉。
特别的，一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于所述的自我诊断维护模块汇总了大量的夹具电控系统电气型号的选型参数，可以运用数理统计的方式，计算一个固定时间内输出执行元件的使用频率次数和量化的特点，从而判断设备量化趋势，并自动制定出输出执行元件所需要的更新时间表。进一步提高了设备预防性维护的要求，为设备安全预防体系提供基础数据。
本发明专利的工作原理为：由工程师首先根据工装夹具的功能特点按工艺控制的先后次序，将工艺控制的时序节点与输出执行元件先后执行输出动作的逻辑输出点，填入利用的工艺逻辑部序编制模块内动作节点次序的节点功能块选项上，工艺逻辑部序编制模块根据所填写节点功能块的数据自动生成电气工艺控制工序流程图和时序图，根据自动生成的电气工艺控制工序流程图和时序图，夹具的自动识别模块根据电控硬件平台上所制定的夹具数量，夹具的自动识别模块自动定义夹具的唯一编号并自动生成一个站点编号，并将此站点编号复制给软件模块，由软件模块进行匹配，同时夹具自动识别还生成一个二进制代码文件、由工程师将此二进制代码文件复制入夹具上的编码识别器，并将此编码序列复制入硬件架构平台，同时交于由硬件平台自动定义输入点的规则。根据自动生成的电气工艺控制工序流程图及时序图和夹具的编码输入规则，硬件平台架构编制模块由工程师在其模块的选型功能块选项上填写希望使用的控制方式及所需要的PLC和其他控制元件、传感元件等电气元件的品牌，硬件平台架构编制模块根据所填写的数据和电气工艺控制工序流程图和时序图通过连续型相关系数的公式的连续变量之间的线性关系的数据模型公式的原理(其中|ρXY|＝1时，称X(工艺时序数据输出块),Y(元件参数输出块)，X,Y之间具有线性函数关系；|ρXY|<1时，X的变动引起Y的部分变动，ρXY的绝对值越大，X的变动引起Y的变动就越大，当|ρXY|>0.8时称为高度相关，则表示硬件平台架构编制模块所编制的电气元件的选用参数与控制工序与时序所要求的数据完全匹配。当0.3<|ρXY|<0.5时，成为低度相关。则表示硬件平台架构编制模块所编制的电气元件的选用参数与控制工序与时序所要求的数据不能完全匹配。通过上述公式的原理，由硬件平台架构所编制的宏数据功能模块，来完成所要求的夹具工艺性能和电控系统硬件性能变量之间数据相关关系的匹配。硬件平台架构编制模块在完成数据功能模块的匹配后会自动编制的PLC的I/O输入输出模块配置表及电气元件数量表，输出执行电器元件的数量表和安装形式、电气保护元件的数量和形式、传感器的数量和形式，预装电缆的数量和形式等硬件配置表和示意图。当硬件平台架构编制模块完成后，控制软件和通讯软件快速生成模块会根据电气工艺控制工序流程图及时序图、硬件平台架构编制模块所编制的硬件方案清单及与外围设备的通讯架构的方式和夹具的站点编号地址，自动执行软件逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件，并自动生成后缀名为*.awl程序执行文件。通过此文件可以由电气工程师直接将此文件导入PLC的配置转换文件中，由PLC自动转换为程序逻辑部控制程序和通讯配置程序。(现此平台架构的模块编制工作只能在适用于西门子STEP7的环境和PROFBUS的PROUFNET的通讯配置，后续其他品牌的PLC已经在继续进行开发)。以上工作步完成后，自我诊断维护模块会根据以上硬件所选用的输出执行元件的品牌所规定的使用寿命参数和软件中控制步序中一个固定时间内各种输出执行元件的使用频率次数，并用数理统计的方式计算元件使用频率量化特性并判断设备量化趋势，从而制定出输出执行元件的老化周期和更新时间。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，包括：工艺柔性逻辑部序编制模块，硬件平台架构编制模块，控制软件和通讯软件快速生成模块，自动识别模块，自我诊断维护模块。
所述工艺柔性逻辑部序编制模块：根据工装夹具的功能特点按工艺控制的先后次序，将工艺控制的时序节点与输出执行元件先后执行输出动作的逻辑输出点，填入利用EXCEL的宏环境编制的工艺逻辑部序编制模块内动作节点次序的节点功能块选项上，工艺逻辑部序编制模块就能自动生成电气工艺控制工序流程图。
所述硬件平台架构编制模块：根据工艺逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图，由工程师所填写希望使用的控制方式及所需要的PLC和其他控制元件、传感元件等电气元件的品牌，进行自我编制的PLC的I/O输入输出模块配置图表格及电气元件数量清单，输出执行电器元件的数量和形式、保护的数量和形式、传感器的数量和形式。预装电缆的数量和形式。
所述控制软件和通讯软件快速生成模块：根据工艺柔性逻辑部序编制模块所编制的电气工艺控制工序流程图和电控系统硬件平台架构编制模块所编制的硬件方案清单及与外围设备的通讯架构的方式，自动执行软件逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件，并自动生成后缀名为*.awl程序执行文件。通过此文件可以由电气工程师直接将此文件导入PLC的配置转换文件中，由PLC自动转换为程序逻辑部控制程序和通讯配置程序。
所述自动识别模块：根据电控硬件平台上所制定的夹具数量，夹具的自动识别模块自动定义夹具的唯一编号并自动生成一个站点编号，并将此站点编号复制给软件模块，由软件模块进行匹配，同时夹具自动识别还生成一个二进制代码文件、由工程师将此二进制代码文件复制入夹具上的编码识别器，并将此编码序列复制入硬件架构平台，由硬件平台自动定义输入点的规则。
所述自我诊断维护模块：根据电控系统硬件平台所选用的输出执行元件的品牌所规定的使用寿命参数和软件控制步序中一个固定时间内各种输出执行元件的使用频率次数，根据元件使用频率量化的特点运用数理统计的方式判断设备量化趋势，制定出输出执行元件的老化周期和更新时间，并将此功能模块单独作为一个子模块嵌入至电控系统的控制软件中，以备提前通知设备管理和维护人员及时安排预知检修计划，并提早核实备件或外委件。
2.根据权利要求1所述的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于，所述的工艺柔性逻辑部序编制模块为汇总了大量的夹具电控系统设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动进行电气工艺控制工序流程图的设计的生成。
3.根据权利要求1所述的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于，所述的硬件平台架构编制模块汇总了大量的夹具电控系统电气硬件设计的经验和设计数据，可以运用数据库的方式，自动的生成电气元件的选型表格，电气元件数量的统计表格、输入输出模块的定义表格、硬件标识号码的编制表格。
4.根据权利要求1所述的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于，其特征在于所述的控制软件和通讯软件快速生成模块汇总了大量的夹具电控系统电气控制软件和通讯软件的编程方式和编程规则，可以运用数据库的方式，自动的生成执行软件的逻辑控制步的程序编制和通讯配置文件。
5.根据权利要求1所述的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于，所述的夹具的自动识别模块，可以运用数据储存的先入先出的方式，自动制定每一个夹具的唯一定义编号和站点地址，并将此地址和编号融入与硬件设备中。
6.根据权利要求1所述的一种在工装夹具上快速组合式的模块化电控系统，其特征在于，所述的自我诊断维护模块汇总了大量的夹具电控系统电气型号的选型参数，可以运用数理统计的方式，计算一个固定时间内输出执行元件的使用频率次数和量化的特点，从而判断设备量化趋势，并自动制定出输出执行元件所需要的更新时间表。
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