CN109753041A - 一种网络化工业自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络化工业自动化控制系统，包括控制器模组、监控模块、网络通信模块、生产加工设备、输送线和检测分流设备，所述生产加工设备、监控模块、输送线和检测分流设备均通过网络通信模块与控制器模组通信，此外还包括分别配置在各个检测分流设备处的返工流水线。所述控制器模组包括生产线控制模块和对应各个返工流水线的误差检测分流装置和返工控制模块。本发明能自动启动和控制返工流水线的圆形，返工结束就关闭相应设备，实现了自动化返工同时能节约返工待机状态的耗能。

Description

一种网络化工业自动化控制系统

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体涉及一种网络化工业自动化控制系统。

背景技术

目前，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。工业自动化主要包括自动完成加工生产的设备自动化，自动完成正常生产进程的过程自动化，以及自动实现业务管理的管理自动化。工业自动化当前发展的特征是智能化和集成化，也就是，一方面制造和应用智能机器(如电脑和机器人)代替人的体力劳动和部分脑力劳动，实现高水平自动化生产；另一方面，综合运用计算机、制造技术、控制技术、电子技术、通讯技术和管理科学等学科知识，采用设备集成、信息集成实现规划设计、生产制造、管理销售等功能的集成。

当代工业自动化控制主要以微机控制为主，依附于电子与通讯行业的发展，而且，目前一般采用集中控制的方式，通过在远程监控机房内设置多台自动化控制系统，以便实现对各个环节的自动控制与监控。在生产过程通过检测分流设备对加工设备加工后的工件进行检测，合格品直接向下道工序的加工设备输送，而不合格品则直接剔除到不合格品暂存区，由员工定期对不合格品中误差范围较小可以返工的工件进行人工返工，在手动加入到自动化的生产线中。这样会影响自动化生产的效率，而能返工的和无法返工的不合格品混杂在一起还需要再次分拣，因此为了降低成本，有些公司会将能够返工的不合格品也报废处理，造成了资源和能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络化工业自动化控制系统，以解决现有技术中自动化生产线对不合格品无法提高返工效率，返工的工件不便于引入自动化生产线的问题。

所述的种网络化工业自动化控制系统，包括控制器模组、监控模块、网络通信模块、生产加工设备、输送线和检测分流设备，所述生产加工设备、监控模块、输送线和检测分流设备均通过网络通信模块与控制器模组通信，此外本控制系统还包括分别配置在各个检测分流设备处的返工流水线，所述控制器模组包括生产线控制模块和对应各个返工流水线的误差检测分流装置和返工控制模块，所述检测分流设备包括检测具体误差数值的检测装置、根据误差数值判定工件分类的处理模块和根据处理模块的分流信号将工件分流输送的分流装置，所述分流装置包括分别输出合格品、待返工品和不可返工品的三个输出端；

所述返工流水线包括连接至所述检测分流设备的待返工品输出端的返工输送线以及沿所述返工输送线设置的待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置，所述返工件输送装置输出端连接到对应检测分流设备合格品输出端连接的输送线部分，所述待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置均通过网络通信模块连接到相应的返工控制模块，所述返工控制模块均连接到生产线控制模块。

优选的，所述检测分流装置的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的第一阈值进行比较，若小于第一阈值则输出从合格品输出端输出的分流信号，若大于第一阈值则与符合返工要求的第二阈值比较，若小于第二阈值则输出从待返工品输出端输出的分流信号，否则输出从不可返工品输出端输出的分流信号。

优选的，所述待返工暂存装置设有检测返工件的感应器、计数器和比较器，用于暂存待返工的工件并向返工控制模块发送对工件的计数结果和将计数结果在比较器中与设定阈值比较，当计数结果大于阈值发生提示信号，收到返工控制模的启动信号后将待返工的工件输送到之后的返工输送线；

所述返工控制模块用于在接收到提示信号判断是否能启动相应的返工流水线，如果返工流水线处于可运行状态则向待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置发送启动信号启动上述设备，并对该返工流水线上的各个设备进行控制。

优选的，所述返工检测分流设备的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的阈值进行比较，若小于第一阈值则控制返工检测分流设备的分流装置将工件输出到返工件输送装置，否则将工件输出到不合格品储存箱。

优选的，返工件输送装置设有感应器，用于暂时储存返工后合格的工件并在存有工件时向返工控制模块发送包括工件数量的暂存信息，并在收到所述返工控制模块发送的输送信息后向输送线部分输送工件；

所述监控模块能监控各个检测分流设备对应输送线部分输送的工件数量，转化为工件输送状况的信息发送到生产线控制模块；

所述返工控制模块还用于获取生产线控制模块中对应的输送线部分工件输送状况，当对应的输送线部分的输送工件存在空缺时，如果收到的暂存信息中工件数量小于输送线部分空缺的工件数量是发出输送信息。

优选的，所述网络通讯模块采用串口或以太网或USB的方式进行输入输出连接的通信模块，网络通讯模块之间基于TCP/IP网络协议进行数据交换。

优选的，每个生产线控制模块对应一条生产线和若干返工控制模块，一个生产线控制模块和对应的若干返工控制模块构成基础控制器模组，所述控制器模组还包括上级控制器模组，所述基础控制器模组设有若干个对应不同的生产线，所述上级控制器模组通过所述网络通讯模块与所述基础控制器模组通信，一个上级控制器模组控制一个或多个基础控制器模组。

优选的，上级控制器模组包括一个主站控制模组和若干从站控制模组，所述从站控制模组根据层级分为若干级从站控制模组，最低一级的从站控制模组控制多个基础控制器模组，上一级的从站控制模组控制多个下一级的从站控制模组，所述主站控制模组控制多个最高一级的从站控制模组。

本发明能够在检测时获取详细的误差数值通过对比挑选出可返工的工件，为了保证返工流水线能在运行中实现连续加工，通过返工暂存装置先集中储存，待达到一定数量后在进行连续返工，如果返工结束就关闭相应设备，实现了自动化返工同时能节约返工待机状态的耗能。另一方面本系统通过监控模块采集输送线上的工件输送状况，并由返工件输送装置暂存合格的返工件，在生产线控制模块返工控制模块和返工控制模块的控制下可以在输送线上出现空缺的情况下将合格的返工件输送到输送线上，避免影响生产线运行又不必安排人力进行输送，节约了人力又能及时保证生产线的连续性。

附图说明

图1为本发明中返工流水线的工作过程的示意图；

图2为本发明中基础控制器模块与现场设备之间通信关系的模块连接图；

图3为本发明中多级模式的控制器模组的布置连接关系图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1：

如图1所示，本实施例中本发明提供了一种网络化工业自动化控制系统，，包括控制器模组、监控模块、网络通信模块、生产加工设备、输送线和检测分流设备，所述生产加工设备、监控模块、输送线和检测分流设备均通过网络通信模块与控制器模组通信。

本控制系统中的生产线还包括分别配置在各个检测分流设备处的返工流水线。所述控制器模组包括生产线控制模块和对应各个返工流水线的误差检测分流装置和返工控制模块。所述检测分流装置的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的第一阈值进行比较，若小于第一阈值则输出从合格品输出端输出的分流信号，若大于第一阈值则与符合返工要求的第二阈值比较，若小于第二阈值则输出从待返工品输出端输出的分流信号，否则输出从不可返工品输出端输出的分流信号。

所述检测分流设备包括检测具体误差数值的检测装置、根据误差数值判定工件分类的处理模块和根据处理模块的分流信号将工件分流输送的分流装置，所述分流装置包括分别输出合格品、待返工品和不可返工品的三个输出端。

所述返工流水线包括连接至所述检测分流设备的待返工品输出端的返工输送线以及沿所述返工输送线设置的待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置，所述返工件输送装置输出端连接到对应检测分流设备合格品输出端连接的输送线部分，所述待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置均通过网络通信模块连接到相应的返工控制模块，所述返工控制模块均连接到生产线控制模块。

所述待返工暂存装置设有检测返工件的感应器、计数器和比较器，用于暂存待返工的工件并向返工控制模块发送对工件的计数结果和将计数结果在比较器中与设定阈值比较，当计数结果大于阈值发生提示信号，收到返工控制模的启动信号后将待返工的工件输送到之后的返工输送线。

所述返工控制模块用于在接收到提示信号判断是否能启动相应的返工流水线，如果返工流水线处于可运行状态则向待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置发送启动信号启动上述设备，并对该返工流水线上的各个设备进行控制。

所述返工检测分流设备的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的阈值进行比较，若小于第一阈值则控制返工检测分流设备的分流装置将工件输出到返工件输送装置，否则将工件输出到不合格品储存箱。

返工件输送装置设有感应器，用于暂时储存返工后合格的工件并在存有工件时向返工控制模块发送包括工件数量的暂存信息，并在收到所述返工控制模块发送的输送信息后向输送线部分输送工件。

所述监控模块能监控各个检测分流设备对应输送线部分输送的工件数量，转化为工件输送状况的信息发送到生产线控制模块。

所述返工控制模块还用于获取生产线控制模块中对应的输送线部分工件输送状况，当对应的输送线部分的输送工件存在空缺时，如果收到的暂存信息中工件数量小于输送线部分空缺的工件数量是发出输送信息。

所述网络通讯模块采用串口或以太网或USB的方式进行输入输出连接的通信模块，网络通讯模块之间基于TCP/IP网络协议进行数据交换。

每个生产线控制模块对应一条生产线和若干返工控制模块，一个生产线控制模块和对应的若干返工控制模块构成基础控制器模组，所述控制器模组还包括上级控制器模组，所述基础控制器模组设有若干个对应不同的生产线，所述上级控制器模组通过所述网络通讯模块与所述基础控制器模组通信，一个上级控制器模组控制一个或多个基础控制器模组。

上级控制器模组包括一个主站控制模组和若干从站控制模组，所述从站控制模组根据层级分为若干级从站控制模组，最低一级的从站控制模组控制多个基础控制器模组，上一级的从站控制模组控制多个下一级的从站控制模组，所述主站控制模组控制多个最高一级的从站控制模组。这样本系统中主站控制模组就能同时控制多个基础控制器模组，实现对多条生产线的即使监控和控制，而多级结构便于控制人员在各个位置对工业自动化控制器进行精确的快速操作，保证一个人可以完成多个甚至十几个的工业自动化控制器的集中控制，完全实现了工业自动化的精确、高效控制。

本控制系统在返工中控制流程如下：通常状态下返工流水线处于通电待机状态，只有返工控制模块、待返工暂存装置以及返工件输送装置工作。检测分流装置对通过的工件进行检测后合格品输送到下一工序的输送线部分；如果误差在可返工的范围内则输出到待返工暂存装置，后者的感应器检测到工件进入会进行计数并将数量发送到返工控制模块。计数结果达到设定阈值后，待返工暂存装置向返工控制模块发出提示信号。返工控制模块在收到提示信号后如果相应的返工生产线为可运行状态则对该返工流水线的各个设备发出启动信号，也可以由控制人员直接发出启动信号启动该返工流水线。

返工流水线的各个设备收到启动信号后就会启动，待返工的工件从待返工暂存装置输出到返工输送线，尤其向返工加工设备输送，经过返工加工设备加工后再输送到返工检测分流设备。返工检测分流设备根据检测误差是否合格将合格的返工件输送到返工件输送装置，而将不合格的返工件输送到不合格品储存箱。返工件输送装置收到返工件会发出暂存信息给返工控制模块，后者会随时从生产线控制模块获取监控模块采集的对应输送线部分的工件输送状况。暂存信息中工件数量小于输送线部分空缺的工件数量时，返工控制模块发送输送信息到返工件输送装置，将合格的返工件输送到对应输送线部分，想下一步工序的生产加工设备进行继续加工。当监控模块发现返工生产线上工件返工完毕，生产线控制模块向相应的返工控制模块发出信息，所述返工控制模块接收信息后关闭该返工流水线上的返工加工设备、返工检测分流设备和返工输送线。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种网络化工业自动化控制系统，包括控制器模组、监控模块、网络通信模块、生产加工设备、输送线和检测分流设备，所述生产加工设备、监控模块、输送线和检测分流设备均通过网络通信模块与控制器模组通信，其特征在于：还包括分别配置在各个检测分流设备处的返工流水线，所述控制器模组包括生产线控制模块和对应各个返工流水线的误差检测分流装置和返工控制模块，所述检测分流设备包括检测具体误差数值的检测装置、根据误差数值判定工件分类的处理模块和根据处理模块的分流信号将工件分流输送的分流装置，所述分流装置包括分别输出合格品、待返工品和不可返工品的三个输出端；

所述返工流水线包括连接至所述检测分流设备的待返工品输出端的返工输送线以及沿所述返工输送线设置的待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置，所述返工件输送装置输出端连接到对应检测分流设备合格品输出端连接的输送线部分，所述待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置均通过网络通信模块连接到相应的返工控制模块，所述返工控制模块均连接到生产线控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：所述检测分流装置的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的第一阈值进行比较，若小于第一阈值则输出从合格品输出端输出的分流信号，若大于第一阈值则与符合返工要求的第二阈值比较，若小于第二阈值则输出从待返工品输出端输出的分流信号，否则输出从不可返工品输出端输出的分流信号。

3.根据权利要求2所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：所述待返工暂存装置设有检测返工件的感应器、计数器和比较器，用于暂存待返工的工件并向返工控制模块发送对工件的计数结果和将计数结果在比较器中与设定阈值比较，当计数结果大于阈值发生提示信号，收到返工控制模的启动信号后将待返工的工件输送到之后的返工输送线；

所述返工控制模块用于在接收到提示信号判断是否能启动相应的返工流水线，如果返工流水线处于可运行状态则向待返工暂存装置、返工加工设备、返工检测分流设备和返工件输送装置发送启动信号启动上述设备，并对该返工流水线上的各个设备进行控制。

4.根据权利要求2所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：所述返工检测分流设备的处理模块将所述误差数据首先与符合合格品要求的阈值进行比较，若小于第一阈值则控制返工检测分流设备的分流装置将工件输出到返工件输送装置，否则将工件输出到不合格品储存箱。

5.根据权利要求2所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：返工件输送装置设有感应器，用于暂时储存返工后合格的工件并在存有工件时向返工控制模块发送包括工件数量的暂存信息，并在收到所述返工控制模块发送的输送信息后向输送线部分输送工件；

所述监控模块能监控各个检测分流设备对应输送线部分输送的工件数量，转化为工件输送状况的信息发送到生产线控制模块；

所述返工控制模块还用于获取生产线控制模块中对应的输送线部分工件输送状况，当对应的输送线部分的输送工件存在空缺时，如果收到的暂存信息中工件数量小于输送线部分空缺的工件数量是发出输送信息。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：所述网络通讯模块采用串口或以太网或USB的方式进行输入输出连接的通信模块，网络通讯模块之间基于TCP/IP网络协议进行数据交换。

7.根据权利要求6所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：每个生产线控制模块对应一条生产线和若干返工控制模块，一个生产线控制模块和对应的若干返工控制模块构成基础控制器模组，所述控制器模组还包括上级控制器模组，所述基础控制器模组设有若干个对应不同的生产线，所述上级控制器模组通过所述网络通讯模块与所述基础控制器模组通信，一个上级控制器模组控制一个或多个基础控制器模组。

8.根据权利要求7所述的一种网络化工业自动化控制系统，其特征在于：上级控制器模组包括一个主站控制模组和若干从站控制模组，所述从站控制模组根据层级分为若干级从站控制模组，最低一级的从站控制模组控制多个基础控制器模组，上一级的从站控制模组控制多个下一级的从站控制模组，所述主站控制模组控制多个最高一级的从站控制模组。