CN110989508A - 多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统 - Google Patents

多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，所述系统采用多层级控制系统管理工艺解耦和工序组合，包括成套标准模块、顺序控制模块和队列模块；所述成套标准模块，用于对所需的功能进行整体规划，实现解耦的工艺过程标准化和工序组合功能的标准化；所述顺序控制模块，用于对若干道工序进行顺序控制，实现各个工序的自由组合，从而控制各个工艺过程；所述队列模块，用于基于工艺解耦对工艺过程进行调度，控制并行工艺过程。

Description

多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统
技术领域
本发明实施例涉及工业控制技术领域，具体涉及一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统。
背景技术
在工业现场生产现场，大多数工控系统并不会针对不同场景对控制逻辑做分割，而是将控制逻辑全部堆叠在一起，导致可读性很差，还导致系统规划性、扩展性、可维护性很差；大多数工控控制系统的功能模块标准化程度不高，导致移植性差；工业现场很多工艺过程存在复杂的并行工序，常规控制算法不能既有效地实现功能又保持良好可读性，最重要的是不能自由的调整工序以优化工艺。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，以解决现有技术中由于工业现场工艺过程存在复杂的并行工序，常规控制算法不能有效地实现功能可读性差而导致的不能自由的调整工序以优化工艺的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例提供一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，所述系统采用多层级控制系统管理工艺解耦和工序组合，包括成套标准模块、顺序控制模块和队列模块；
所述成套标准模块，用于对功能整体规划，将工艺解耦标准化和工序标准化；
所述顺序控制模块，用于将各个标准化工序自由组合，控制若干道工序组合的执行顺序；
所述队列模块，用于基于工序组合的执行顺序，对标准化的解耦工艺调度，控制并行工艺过程。
进一步地，所述控制若干道工序组合的执行顺序，具体包括设置每道工序的启停、序号、安全条件和启动条件，根据所述设置安排执行顺序。
进一步地，所述将工艺解耦标准化包括将工艺过程分解成若干个主工序，把主工序分解成若干个子工序，将子工序分解。
进一步地，所述多层级控制系统包括工厂级控制系统、产线级控制系统和单元级控制系统。
进一步地，所述每一层级均包括主站控制系统和从站控制系统。
进一步地，所述成套标准模块包括主模块组，用于对工序进行逻辑控制；
所述主模块组设置于主站控制系统，包括主程序模块、信号映射模块、系统报警模块、系统状态模块、生产数据模块、上位机交互模块、信号灯控制模块和一键复位控制模块。
进一步地，所述主程序模块用于通过顺序控制模块进行工序的逻辑顺序控制，发送控制指令至独立模块组，通过队列模块对并行工序进行调度。
进一步地，所述成套标准模块包括独立模块组，用于执行主程序模块下达的控制指令；
所述独立模块组包括工作台模块、GP25机器人模块和GP50机器人模块。
进一步地，所述独立模块组将伺服运行状态、错误状态和控制输出封装。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明实施例提供一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统使所有工序都能够自由组合，大大提升了工艺的自由度；
2、本发明实施例提供一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统能够解决工业现场的工艺复杂度高，普通控制逻辑调整难度大，不能高效率验证工艺优化结果的问题；
3、本发明实施例所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统与单一控制站级控制系统相比更加规范，框架更清晰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统层级示意图；
图2为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的标准模块组成示意图；
图3为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的主程序结构图；
图4为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的工作台模块组的功能框图；
图5为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的成套标准模块功能框图；
图6为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的顺序控制模块主工序控制逻辑框图；
图7为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的顺序控制模块工序控制逻辑框图；
图8为本发明实施例提供的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的队列模块工序调度逻辑框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统和方法，所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统采用多层级场景的项目管理模式，包括成套标准模块，实现工艺解耦和工序组合的顺序控制模块和队列模块。
所述成套标准模块，用于对功能整体规划，将工艺解耦标准化和工序标准化；
对主模块组和独立模块组所需的功能模块进行整体规划，在工艺功能上充分解耦，实现积木式搭建控制系统，大大减少实际工作量。
所述顺序控制模块，用于将各个标准化工序自由组合，控制若干道工序组合的执行顺序；
所述控制若干道工序组合的执行顺序，具体包括设置每道工序的启停、序号、安全条件和启动条件，根据所述设置安排执行顺序；
包括16道工序的顺序控制，可扩展其他工序，所述顺序控制包括设置每道工序的启停、序号、安全条件和启动条件，实现各个工序的自由组合，多个顺序控制模块组合还可实现复杂的工艺解耦，控制复杂的工艺过程；
所述队列模块，用于基于工序组合的执行顺序，对标准化的解耦工艺调度，控制并行工艺过程。所述队列模块，应用到工艺控制中，可以解决高规模并行工艺的控制问题。
所述将工艺解耦标准化包括将工艺过程分解成若干个主工序，把主工序分解成若干个子工序，将子工序分解。
工序控制通过所述顺序控制模块实现，并行工序调度通过所述队列模块实现。
多层级场景的项目管理模式下，所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的控制层级自上而下分成工厂级控制系统、产线级控制系统和单元级控制系统。
按照主从模式，每个层级包括主站控制系统和从站控制系统，主、从站控制系统均按总分式布局；
所述成套标准模块包括主模块组，用于对工序进行逻辑控制；
所述主模块组设置于主站控制系统，包括主程序模块、信号映射模块、系统报警模块、系统状态模块、生产数据模块、上位机交互模块、信号灯控制模块和一键复位控制模块。
所述主程序模块用于通过顺序控制模块进行工序的逻辑顺序控制，发送控制指令至独立模块组，通过队列模块对并行工序进行调度。
所述成套标准模块包括独立模块组，用于执行主程序模块下达的控制指令；
所述独立模块组包括工作台模块、GP25机器人模块和GP50机器人模块。
本发明实施例所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统与单一控制站级控制系统相比更加规范，框架更清晰。
如图1所示，本发明实施例所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统按照实际场景划分成了3个层级，分别是工厂级、产线级和单元级。每个层级的控制系统又进一步分为主站控制系统和从站控制系统。主站控制系统主要包括PLC主站模式、IPC、HMI和各种智能主站；从站控制系统主要包括PLC从站模式和各种智能从站，
如图2所示，本发明实施例所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统的包括主模块组和若干个独立模块组。
其中，所述主模块组主要包括主程序模块、信号映射模块、系统报警模块、系统状态模块、生产数据模块、上位机交互模块、信号灯控制模块和一键复位控制模块；
所述独立模块组按机构或设备划分包括工作台模块、GP25机器人模块和GP50机器人模块，每个独立模块包括具体设备的控制程序；
特别地，所述主模块组和独立模块组调用的模块构成成套标准模块。
如图3所示，所述主程序模块基于工序控制进行工艺解耦，同样采用多层级方式，包括主工序层级和若干子工序层级，子工序层级进一步再扩展子工序。
每个层级包括多个并行工序层级。
所述主程序模块包括基于工序的控制逻辑和调度各独立模块组的具体控制指令，所述基于工序的控制逻辑包括主程序对上料前段工序、G25上料工序、G50上料工序的顺序执行逻辑，所述各独立模块组的具体控制指令包括工作台控制指令和上料指令等。
各独立模块组包括执行控制指令的伺服运行状态和错误状态模块、伺服运行数据模块、定位触发模块和工艺对象控制模块，所述独立模块组将伺服运行状态、错误状态和控制输出指令封装在一起。如图4所示。
如图5所示，标准模块组包括成套标准模块，标准模块组的模块可以简单快捷地调用其中的基本模块、通用模块、运动控制模块和过程控制模块，对应关系如表1所示。
表1标准模块匹配表
Figure BDA0002259666650000061
Figure BDA0002259666650000071
注：表1中带引号模块为独立模块组的具体模块。
如图6和7所示，“顺序控制”标准模块的每个工序都可以设置启用、序号、启动条件、安全条件和到位状态，所有工序都能够自由组合，大大提升了工艺的自由度。
如图8所示，工艺解耦的实现包括基于工序控制将工艺过程抽象成多个主工序，再把主工序分解成多个子工序，子工序根据需要再进一步分解。通过工艺解耦可以快捷地进行复杂控制。
通过对并行工序调度进行工艺解耦，能够解决高并行、耦合度高的工艺控制问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述系统采用多层级控制系统管理工艺解耦和工序组合，包括成套标准模块、顺序控制模块和队列模块；
所述成套标准模块，用于对功能整体规划，将工艺解耦标准化和工序标准化；
所述顺序控制模块，用于将各个标准化工序自由组合，控制若干道工序组合的执行顺序；
所述队列模块，用于基于工序组合的执行顺序，对标准化的解耦工艺调度，控制并行工艺过程。
2.根据权利要求1所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述控制若干道工序组合的执行顺序，具体包括设置每道工序的启停、序号、安全条件和启动条件，根据所述设置安排执行顺序。
3.根据权利要求1所述的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述将工艺解耦标准化包括将工艺过程分解成若干个主工序，把主工序分解成若干个子工序，将子工序分解。
4.根据权利要求1所述的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述多层级控制系统包括工厂级控制系统、产线级控制系统和单元级控制系统。
5.根据权利要求4所述的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，每个层级均包括主站控制系统和从站控制系统。
6.根据权利要求5所述的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述成套标准模块包括主模块组，用于对工序进行逻辑控制；
所述主模块组设置于主站控制系统，包括主程序模块、信号映射模块、系统报警模块、系统状态模块、生产数据模块、上位机交互模块、信号灯控制模块和一键复位控制模块。
7.根据权利要求6所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，所述主程序模块用于通过顺序控制模块进行工序的逻辑顺序控制，发送控制指令至独立模块组，通过队列模块对并行工序进行调度。
8.根据权利要求6所述的多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，其特征在于，
所述成套标准模块包括独立模块组，用于执行主程序模块下达的控制指令；
所述独立模块组包括工作台模块、GP25机器人模块和GP50机器人模块。
9.根据权利要求7所述多层级标准模块的工艺解耦和工序组合控制系统，所述独立模块组将控制指令的运行状态、错误状态和控制输出封装。
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