CN112850172B - 一种码垛机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种码垛机控制系统及控制方法，包括控制器、通讯模块；所述控制器通过所述通讯模块与养护窑系统和流水线系统通讯；所述控制器还配置用于通过所述通讯模块获取所述养护窑系统和流水线系统的任务信息，并根据所述任务信息控制所述码垛机动作，以实现模台构件在养护窑与流水线之间流转。本申请的有益效果是：通过码垛机控制系统实现将模台由养护窑取出运送至流水线工位上，以及将模台由流水线工位上存入养护窑的智能化工作过程，实现码垛机安全、稳定、高效地运行，提升了码垛机控制系统的智能化程度。

Description

一种码垛机控制系统及控制方法

技术领域

本公开涉及码垛机控制技术领域，具体涉及一种码垛机控制系统及控制方法。

背景技术

现有技术中的码垛机需要人工调度操作来实现将模台构件送入养护窑指定仓位，将养护好的构件从养护窑取出送至流水线，每次存或取均需要人工操作。对大量的存、取过程，因人工调度有中断衔接不紧密，造成作业效率低。而且人员调度随意性大，往往不是最佳的存、取调度方案。因此，造成现有的码垛机运行效率低，自动化、智能化程度低。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种码垛机控制系统及控制方法。

第一方面，本申请提供一种码垛机控制系统，包括控制器、通讯模块、上位机和与控制器信号连接的功能控制模块；所述控制器通过所述通讯模块与养护窑系统和流水线系统通讯；所述控制器还配置用于通过所述通讯模块获取所述养护窑系统和流水线系统的任务信息，并根据所述任务信息控制所述码垛机动作以实现模台构件在养护窑与流水线之，间流转；所述上位机与通讯模块信号连接，所述上位机配置用于提供系统操控界面；所述功能控制模块用于驱动码垛机进行相应的动作；

所述功能控制模块包括层位控制单元、列位控制单元、仓门控制单元、托盘控制单元、推拉控制单元；

所述层位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的层位位置，所述列位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的列位位置；所述仓门控制单元用于控制养护窑系统及流水线系统的仓门的启闭；所述托盘控制单元用于控制码垛机托盘的移动及停止；所述推拉控制单元用于控制托盘上的模台的推拉移动；

列位控制单元为双轨道双驱动，每条轨道由一台伺服单元单独控制；控制器通过现场总线传输数据给两台伺服单元，两台伺服单元运行时自动龙门同步。

第二方面，本申请提供一种码垛机控制方法，包括以下步骤：

S71、通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，形成取任务队列；

S72、通过通讯模块接收流水线系统的第二状态信息，形成存任务队列；

S73、根据所述第一状态信息和第二状态信息确定运转状态信息，形成调度任务队列；

S74、通过功能控制模块控制所述码垛机根据所述调度任务队列进行相应的动作，实现模台上的构件在养护窑系统与流水线系统之间调度流转。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述接收养护窑系统的第一状态信息，具体包括：养护窑中构件养护状态信息、构件属性信息、构件优先级、养护窑仓位信息。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述接收流水线系统的第二状态信息，具体包括：流水线上构件的属性信息、构件优先级。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述形成调度任务队列，具体包括以下步骤：

接收当前取任务队列的信息及当前存任务队列的信息；

接收新增取任务队列的信息及新增存任务队列的信息；

根据当前取任务队列及新增取任务队列中的各个取任务的第一状态信息，以及取出运行所需时间，计算得出各个取任务的取综合运行时间；

根据当前存任务队列及新增存任务队列中的各个存任务的第二状态信息，以及存入运行所需时间，计算得出各个存任务的存综合运行时间；

将各个取任务按照其取综合运行时间进行升序或降序排列后形成升序或降序取综合运行时间取任务队列，将各个存任务的存综合运行时间按照与各个取任务的取综合运行时间排序方式相反的方式进行排序后形成降序或升序存综合运行时间存任务队列，将降序或升序存综合运行时间存任务队列中的各个存任务依次交叉插入升序或降序取综合运行时间取任务队列中各个取任务之间，形成调度任务队列。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，之前还包括：判断码垛机工作模式，所述工作模式包括：手动模式、半自动模式、自动模式及智能模式，当码垛机工作模式为智能模式时执行S71-S74步骤。

根据本申请实施例提供的技术方案，当码垛机工作模式为手动模式、半自动模式或自动模式时，码垛机执行相应的模式动作。

本发明的有益效果：本申请提供一种码垛机控制系统及控制方法，通过码垛机控制系统实现将模台由养护窑取出运送至流水线工位上，以及将模台由流水线工位上存入养护窑的智能化工作过程，实现码垛机安全、稳定、高效地运行，提升了码垛机控制系统的智能化程度；同时对码垛机采用智能的控制方法，可代替业内码垛机运行基本均为作业人员来调度存取的过程，相较于人工进行码垛机调度的方式可提高调度的合理性、存取过程的稳定性、安全性以及码垛机运行的效率。

附图说明

图1为本申请第一种实施例的原理框图；

图2为本申请第二种实施例的流程图；

图3为图2中S73步骤的具体流程图；

图4为判断码垛机工作模式的流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

如图1所示为本申请的第一种实施例的示意图，包括控制器、通讯模块、上位机和与控制器信号连接的功能控制模块；所述控制器通过所述通讯模块与养护窑系统和流水线系统通讯；所述控制器还配置用于通过所述通讯模块获取所述养护窑系统和流水线系统的任务信息，并根据所述任务信息控制所述码垛机动作以实现模台构件在养护窑与流水线之，间流转；所述上位机与通讯模块信号连接，所述上位机配置用于提供系统操控界面；所述功能控制模块用于驱动码垛机进行相应的动作；

所述功能控制模块包括层位控制单元、列位控制单元、仓门控制单元、托盘控制单元、推拉控制单元；

所述层位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的层位位置，所述列位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的列位位置；所述仓门控制单元用于控制养护窑系统及流水线系统的仓门的启闭；所述托盘控制单元用于控制码垛机托盘的移动及停止；所述推拉控制单元用于控制托盘上的模台的推拉移动；

列位控制单元为双轨道双驱动，每条轨道由一台伺服单元单独控制；控制器通过现场总线传输数据给两台伺服单元，两台伺服单元运行时自动龙门同步。

本实施例中，控制器设置为PLC控制器，通讯模块设置为以太网通讯模块。以太网通讯模块设计采用的是MODBUS-TCP协议Modbus-TCP是符合IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U标准的才能与IT和以太网将来的发展相兼容，预留与MES信息化软件、ERP管理软件对接的通信接口。

本实施例中，码垛机将流水线上的模台构件存入养护窑内进行养护，待模台构件养护完成后从养护窑取出送到流水线上。

在一优选实施例中，控制系统还包括上位机，所述上位机与通讯模块信号连接，所述上位机配置用于提供系统操控界面以及系统仿真界面。

在一优选实施例中，还包括与控制器信号连接的功能控制模块，所述功能控制模块用于驱动码垛机进行相应的动作。

优选地，所述功能控制模块包括层位控制单元、列位控制单元、仓门控制单元、托盘控制单元、推拉控制单元；

所述层位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的层位位置，所述列位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的列位位置；所述仓门控制单元用于控制养护窑系统及流水线系统的仓门的启闭；所述托盘控制单元用于控制码垛机托盘的移动及停止；所述推拉控制单元用于控制托盘上的模台的推拉移动。

本优选实施例中，列位控制单元采用齿轮齿条结构加伺服单元控制方式，以实现列位运行的快速高效性和平稳性，对位的精准；因设备跨度大（10米左右）列位为双轨道双驱动，即每条轨道由一台伺服单元单独控制；PLC控制器通过现场总线传输启动速度、运行低速、运行高速、加减速时间、列位移动目的位置等数据给两台伺服单元，两台伺服单元运行时自动龙门同步，同时PLC控制器实时监控两台伺服单元的运行，伺服单元是否有异常情况（如过载、过流、过压等）；特别地PLC控制器实时监控两台伺服单元的同步情况，PLC控制器通过总线传输实时读取两台伺服单元的位置数据，计算出不同步数据即两台伺服单元的位置数据之差，由所述不同步数据与设定的允许不同步数据来判断同步是否在可控范围内，若超出范围则会报警直至停机。

本优选实施例中，层位控制单元采用起重专用变频器设计，且使用矢量控制方式，保证运行平稳、响应快速及重载启动能力；高度传感器采用绝对值拉绳编码器，保证高度数据的准确性及连续性，以便于层位定位精准快速;PLC通过现场总线读取拉绳编码器的值。

本优选实施例中，托盘控制单元采用变频控制，高效稳定；托盘的两侧均设计有减速位、停止位、极限位，减速位实现高速运行切换到低速运行，停止位实现模台停止精准，极限位用于保护检测，防止模台停位不准造成的安全隐患。

本优选实施例中，推拉控制单元设有推位、拉位、复位位检测，分别用于推模台到位检测、勾取模台起始位置检测、未工作时的复位位置检测。

码垛机的存运行过程为：将模台构件从流水线驱动入其托盘上，再通过层位列位的移动将托盘（带着模台构件）运行到目的仓位，打开仓门将模台从托盘送入到养护窑（包括模台驱动、推杆立放、推拉等过程），关闭仓门。码垛机的取运行过程为：通过层位列位的移动将空托盘运行到模台构件已养护完成的目的仓位，然后打开仓门将模台构件从养护窑取出到托盘（包括模台驱动、推杆立放、推拉等过程），然后关闭仓门，移动托盘到流水线位并将模台构件送入到流水线上。

本实施例中，对开关仓门过程、托盘驱动过程、模台推拉过程设计了智能对接模块，通过各过程的实时状态检测分析，智能决策下一过程的触发时间，实现高效的衔接运行，提高整体运行的效率。目的仓位的运行包含层位及列位的运行，运行前需对层位、列位进行智能的综合分析，配合运行，既要高效又要防止码垛机晃动不稳定，决策出变频器及伺服单元的运行参数。同时对运行过程也要智能分析，通过对变频器及伺服单元的运行状态数据的读取、码垛机层列的实时位置、当前运行参数等数据的智能分析，决策出最适宜的运行参数，实施后不断验证改进，实现到目的仓位过程的稳定高效及定位的精准可靠。

实施例2

本实施例是应用实施例1进行控制的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

S71、通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，形成取任务队列。

本步骤中，实时从养护窑系统获取取任务队列及养护窑中的第一状态信息，所述接收养护窑系统的第一状态信息，具体包括：养护窑中构件养护状态信息、构件属性信息、构件优先级、养护窑仓位信息。

S72、通过通讯模块接收流水线系统的第二状态信息，形成存任务队列。

本步骤中，实时从流水线系统获取存任务队列及流水线的第二状态信息，所述接收流水线系统的第二状态信息，具体包括：流水线上构件的属性信息、构件优先级。

S73、根据所述第一状态信息和第二状态信息确定运转状态信息，形成调度任务队列。

本步骤具体包括，如图3所示：

S731、接收当前取任务队列的信息及当前存任务队列的信息；

S732、接收新增取任务队列的信息及新增存任务队列的信息；

S733、根据当前取任务队列及新增取任务队列中的各个取任务的第一状态信息，以及取出运行所需时间，计算得出各个取任务的取综合运行时间；

S734、根据当前存任务队列及新增存任务队列中的各个存任务的第二状态信息，以及存入运行所需时间，计算得出各个存任务的存综合运行时间；

S735、将各个取任务按照其取综合运行时间进行升序或降序排列后形成升序或降序取综合运行时间取任务队列，将各个存任务的存综合运行时间按照与各个取任务的取综合运行时间排序方式相反的方式进行排序后形成降序或升序存综合运行时间存任务队列，将降序或升序存综合运行时间存任务队列中的各个存任务依次交叉插入升序或降序取综合运行时间取任务队列中各个取任务之间，形成调度任务队列。

本步骤中，将一次取任务及一次存任务交叉进行，在选取任务时，当选取当前各个取任务中综合运行时间最长的取任务执行时，下一次选取当前各个存任务中综合运行时间最短的存任务进行执行，以使得取任务与存任务交叉进行，并选取例如当前最长时间综合运行时间的取任务后面排列当前最短时间综合运行时间的存任务，或者当前最短时间综合运行时间的取任务后面排列当前最长时间综合运行时间的存任务，以使得一次取任务及其后需要执行的存任务的综合运行时间的综合最短，实现智能化调度调配，提高码垛机的工作效率。

S74、通过功能控制模块控制所述码垛机根据所述调度任务队列进行相应的动作，实现模台上的构件在养护窑系统与流水线系统之间调度流转。

本实施例中调度任务队列是实时更新的，每完成一个任务就会智能重新排序。

在一优选实施例中，所述通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，之前还包括：判断码垛机工作模式，所述工作模式包括：手动模式、半自动模式、自动模式及智能模式，当码垛机工作模式为智能模式时执行S71-S74步骤；当码垛机工作模式为手动模式、半自动模式或自动模式时，码垛机执行相应的模式动作。

如图4所示，本优选实施例的具体程序执行流程步骤为：

S1、运行参数初始化。

S2、读取作业指令，识别作业指令。

S3、判断是否为手动模式：是，执行手动运行；否，执行S4。

手动运行模式实现码垛机设备各结构的单独手动运行，适合于码垛机的调试、维护、维修等，如码垛机的升降、前后移动、手动开仓门等。

S4、判断是否为半自动模式：是，执行半自动运行；否，执行S5。

本实施例中，操作功能模块，实现模台的存取。半自动运行操作的主要功能有：流转入（实现模台自动从工位入托盘）、移动到目的仓位（实现码垛机自动移动到目的仓位处）、模台存入养护窑（实现自动开仓门、推入模台、关闭仓门等一系列控制，完成模台存入到养护窑）、取出模台（实现自动开仓门、拉出模台、关闭仓门、运输模台至流水线工位等一系列控制，完成模台取出到流失线）、流转出（实现模台自动从托盘运行至流水线）等。

S5、判断是否为自动模式：是，执行自动运行；否，执行S6。

本实施例中，自动运行模式依据作业人员设定的仓位、流水线工位等参数，实现一次或批次的自动存取模台。

S6、判断是否为智能模式：是，执行S7；否，返回执行S2。

S7、智能运行。

也即开始执行S71-S74步骤。

S8、判断是否作业全部完成：是，结束；否，返回执行S2。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种码垛机控制系统，其特征在于，包括控制器、通讯模块、上位机和与控制器信号连接的功能控制模块；所述控制器通过所述通讯模块与养护窑系统和流水线系统通讯；所述控制器还配置用于通过所述通讯模块获取所述养护窑系统和流水线系统的任务信息，并根据所述任务信息控制所述码垛机动作以实现模台构件在养护窑与流水线之间流转；所述上位机与通讯模块信号连接，所述上位机配置用于提供系统操控界面；所述功能控制模块用于驱动码垛机进行相应的动作；

所述功能控制模块包括层位控制单元、列位控制单元、仓门控制单元、托盘控制单元、推拉控制单元；

所述层位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的层位位置，所述列位控制单元用于控制码垛机的托盘带动模台移动至目标仓位对应的列位位置；所述仓门控制单元用于控制养护窑系统及流水线系统的仓门的启闭；所述托盘控制单元用于控制码垛机托盘的移动及停止；所述推拉控制单元用于控制托盘上的模台的推拉移动；

列位控制单元为双轨道双驱动，每条轨道由一台伺服单元单独控制；控制器通过现场总线传输数据给两台伺服单元，两台伺服单元运行时自动龙门同步；

对开关仓门过程、托盘驱动过程、模台推拉过程设计了智能对接模块。

2.一种应用于权利要求1所述的控制系统的码垛机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S71、通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，形成取任务队列；

S72、通过通讯模块接收流水线系统的第二状态信息，形成存任务队列；

S73、根据所述第一状态信息和第二状态信息确定运转状态信息，形成调度任务队列；

S74、通过功能控制模块控制所述码垛机根据所述调度任务队列进行相应的动作，实现模台上的构件在养护窑系统与流水线系统之间调度流转。

3.根据权利要求2所述的码垛机控制方法，其特征在于，所述接收养护窑系统的第一状态信息，具体包括：养护窑中构件养护状态信息、构件属性信息、构件优先级、养护窑仓位信息。

4.根据权利要求3所述的码垛机控制方法，其特征在于，所述接收流水线系统的第二状态信息，具体包括：流水线上构件的属性信息、构件优先级。

5.根据权利要求4所述的码垛机控制方法，其特征在于，所述形成调度任务队列，具体包括以下步骤：

接收当前取任务队列的信息及当前存任务队列的信息；

接收新增取任务队列的信息及新增存任务队列的信息；

根据当前取任务队列及新增取任务队列中的各个取任务的第一状态信息，以及取出运行所需时间，计算得出各个取任务的取综合运行时间；

根据当前存任务队列及新增存任务队列中的各个存任务的第二状态信息，以及存入运行所需时间，计算得出各个存任务的存综合运行时间；

将各个取任务按照其取综合运行时间进行升序或降序排列后形成升序或降序取综合运行时间取任务队列，将各个存任务的存综合运行时间按照与各个取任务的取综合运行时间排序方式相反的方式进行排序后形成降序或升序存综合运行时间存任务队列，将降序或升序存综合运行时间存任务队列中的各个存任务依次交叉插入升序或降序取综合运行时间取任务队列中各个取任务之间，形成调度任务队列。

6.根据权利要求2所述的码垛机控制方法，其特征在于，所述通过通讯模块接收养护窑系统的第一状态信息，之前还包括：判断码垛机工作模式，所述工作模式包括：手动模式、半自动模式、自动模式及智能模式，当码垛机工作模式为智能模式时执行S71-S74步骤。

7.根据权利要求6所述的码垛机控制方法，其特征在于，当码垛机工作模式为手动模式、半自动模式或自动模式时，码垛机执行相应的模式动作。