CN1137644A - 逻辑导向化程序控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种逻辑导向化程序控制系统，根据系统机件的基本需求，而预先设计各指定机件操作的控制，将各控制系数分别贮存在不同的位置上，使得程控改变时，仅需修改该控制系统的初始状态、调整各机件操作的顺序及预先指定的控制参数与延迟时间，作出所需的排列组合后，再交处理单元执行，即可上线工作。该控制系统不需像传统的一般程序控制那样。须重新将整个控制系统软件加以修改、编译后，还须测试、校正无误后才可重新操作、测试。

Description

逻辑导向化程序控制系统

本发明是一种逻辑导向化程序控制系统，尤其是一种将程序控制的处理方法标准化并定义程序处理所需要的参数，使控制系统可以根据需求修改控制逻辑，控制参数及延迟时间，从而适用并解决工业各种仪器设备或装置的程序控制问题，以使控制系统的各参数在经过简易的调整后，即可上机执行所规化的程序。

常用的程序控制，主要是将所需的流程的顺序及动作规划出来，在以程序语言编写并加以编译所需的驱动软件后，即可通过软件执行流程所需的顺序及动作，当流程的顺序改变时，例如：通过程序控制驱动的机械手臂，本来是将一生产线A的加工物搬至另一生产线B；但制程改变后，机械手臂须将生产线B加工物搬至生产线A，则用户需将控制流程的控制器取出，按照改变后的流程逻辑再编写一套适用的程序后，重新编译执行及不断测试，才可上线，况且，不同的制程有不同的程序控制方式，不同的行业所使用的机具有独特的程序控制软件，其间的程式语言各有一定的语法，不仅不易被用户了解，而且还必须加以修改以符合新的需求。

本发明的目的，是提供一种逻辑专向化程序控制系统，是根据系统机件的基本需求，而预先设计各指定机件作动的控制，并将各控制参数分别贮存在不同的位址上当制程改变时，仅需修改该控制系统的初始状态，调整各机件操作的顺序，及预先指定的控制参数与延迟时间，作出所需的排列组合后，再交由处理单元执行，即可上线执行。使该控制系统不须像传统的程序控制，那样重新将整个控制系统软件加以修改，编译后，还须测试，校正无误后，方可重新执行、测试。

下面结合附图对本发明作详细说明。

图1为本发明之实施例

图2为本发明的实施例的流程图

本发明是一种逻辑专向化程序控制系统，其主要是将一般生产机具作为系统中之程序控制处理方法标准化，例如：生产机具中的机械手臂上的各机件(如：执行上下移动的油缸，执行正，反转动作的步进马达、执行上、下摆动的步进马达执行夹具夹紧或放松的步进马达等)，在执行其个别的控制动作时，均系根据其本身所设计之控制数值或参数，本发明是再将该控制参数及各机件控制动作的总数或顺序等参数分别贮存在本发明控制系统中的不同位址上，使该机械手臂在以处理单元(即CPU)执行控制动作时，可由读取本发明控制系统中的各参数值，再依所指定的输出位址执行所指定的控制动作及顺序，使本发明的控制系统在执行时，可依各机件操作的控制参数及所指定的顺序执行，由于本发明的控制系统中各控制参数是贮存在不同位址上，使本发明的控制系统在机具的控制程序修改时，可直接依靠修改每个程序步骤所需要处理的参数，即能将作业系统中机具的控制程序依实际要求，予以任意组合排列，通过由本发明控制系统中的控制逻辑，适当地解决工业上各种机具的程序控制上所发生的问题，并在简易的修改后即可立即上线工作。

本发明的控制系统中所包括的控制参数设定依其性质可分为两种。

其一为控制参数，该输入控制参数的设定中包含有程序总数、输入触发条件参数及触发输入位址参数。

其中，程序总数设定，是以控制系统分控制机具在操作时，该机具的各机件所需执行的控制动作总数。(例如：机械手臂在将一物品由一生产线抓至另一生产线时，该机械手臂上的油压缸，步进马达等驱动元件令机械臂及夹具的各机件完成工作所需的动作总数)；而输入触发条件参数是依据机具中各机件在完成各项操作时的触发条件或数值而定(该数值范围视设备、控制界面或传感器而定)，使本发明控制系统驱动机件操作时，可依据此条件决定是否执行此机件的操作(如：机械手臂上步进电机触发数值的上、下限为-5V及5V之间，如输入值达到-5或5时，本发明的控制系统即触发该机械手臂上的步进电机，从而驱动机械手臂，完成其预定的动作)。其中，如触发输入条件的设定为数位状态时，则仅有0与1两种参数；如为类比输入状态，通过该机件触发条件的上、下限两个数值作为其输入触发条件参数(如：机械手臂上步进马达触发数值的上、下限分别为+5V及-5V)，则其输入触发条件参数即为+5及-5另外，所谓触发输入的位址是将该机件设定的各输入控制参数值贮入本发明控制系统中所指定的位址区域中。

另一为输出控制参数，该输出控制参数的设定中包含有处理步骤(或程序)序号、输出值、输出延迟时间、控制输出位址等参数。

其中，处理步骤(或程序)序号的设定是指机具的各机件在完成所有指定的动作时，设机件在控制系统中完成指定工作的操作的步骤顺序号码(例如；机械手臂将一物品由一生产线抓至另一生产线时，该机械手臂上第一步骤是先将油压缸上升，第二步骤是通过机械手臂上升进电机将机械臂伸出……，其上所述的将油压缸上升动作的序号即为1)。为使本发明的控制系统在执行时，可使机具上的各机件分别依所设定的处理步骤序号顺序操作，同时，作为下一步所应处理步骤的识别码；而输出值的设定则是指控制系统在执行机具上各自机件的控制动作是，根据各机件本身的规格所设定的控制数值或参数使本发明控制系统驱动该机件操作时可通过输出一与该机件的动作相对应的输出值(如：若机械手臂上的执行夹具夹紧或放松的步进电机输出状态设定为0或1的数值时，当控制系统输出的控制系数为0时，该夹具上的步进电机即处于夹紧状态，反之，当输出参数为1时，该夹具上的步进电机即驱动夹具，令其处于开启状态)，以执行该机件的操作，其中如输出值设定为数位状态时，则仅有0与1两种参数，如为类比输入状态，则通过各机件所设定的上、下限数值代表控制参数，(如：机械手臂上步进电机触发数值的上、下限为-5V及+5V时，则其上、下限数值分别为+5及-5；且控制输出位址的设定，则是将本发明控制系统中的电脑或控制界面自该位址读取感测目所感应的机具的各机件目前状态，或径内该位址将驱各机件操作所必需的各输出控制参数输出至各机件，各机件依据系统的指示完成所预期的工作：另外，输出时间延迟，为输出时间或前置延迟的参数以确保该控制参数依据输出位址被输出至各对应机件时，各机件可在所设定的延迟时间内完成所预期的动作，而能达到所要求的定位，进而使下一步骤的执行不致提早发生。(如一机械手臂从伸出手臂到定位时，可通过延迟时间的设定确保其定位的完成，并使下一步骤执行夹具抓取的动作，不致提早发生。

为了进一步了解本发明控制系统的结构及如何各步骤的参数的加以设定，并将参数设定的定义标准化，特举以下实例来说明。

如图1所示，在生产线A、B之间的适当处设有一机械手臂C，该机械手臂C上设有一个感测器D，而在机械手臂C上则设有一基座C1，该基座上枢设一支撑杆C2，该支撑杆C2另一端则接设有一枢接轴C3，该枢接轴C3上枢设有一与支撑杆C2垂直的持取臂C4，该持取臂C4另一端则枢设有一与支撑杆C2垂直的持取臂C4，该持取臂C4另一端则枢设有一夹具C5，而机械手臂C在基座C1，枢接轴C3及夹具C5等构件上分别设有油压缸及步进电机，以使各机件可通过其上的油压缸及步进电机的驱动而操作，所以当操作者欲通过机械手臂C将生产线A的加工物搬至另一生产线B时该机械手臂C上首先会通过由基座C1中的油压缸驱动，而将其上支撑杆C2由原来的Z轴之位置转向负Z轴收缩至预定的位置，再驱动取夹具C5中的步进电机，使夹具C5夹紧生产线A上的加工物体，再通过枢接轴C3上的电机驱动在Y轴方向的持取臂C4正转，使持取臂C4由生产线A的位置移至生产线B上，再以夹具C5上的步进电机驱使夹具C5放松，使在夹具C5中的加工物件掉落在生产线B上后，持取臂C4即通过枢动机轴C3上的电机的反轴，回到初始的位置，同时，基座C1上的油压缸开始操作，而使支撑杆C2凸伸至原来的位置。

再依上述机械手臂C上所装感测目的规格，将其输入触发条件的参数假设为上、下限值为100及200的类比数值，且该数值贮存在感测器D与电脑连线时所指定的位址280上，并将机械手臂C上的基座C1及夹具C5的控制参数假设为数位状态的参数(即0-与1)，再将枢接轴C3的控制参数假设为类比状态的参数，使机械手臂C上各机件可依据本身特定规格的动作而设定与其对应的参数，例如，当控制参数的数值为1时，其基座C1上的油压缸会开始驱动支撑杆C2向下收缩，反之，当控制参数的数值为0时，则基座C1上的油压缸会开始驱动支撑杆C2向上凸伸；当控制参数的数值为1时，其夹具C5即令夹紧，反之，当控制参数的数值为0时，则其夹具即会向两边放松。最后，再假设上述各机件的输出控制参数贮存在电脑位址290处，当控制参数的数值为+90时，枢接轴C3上的电机即会开始正转，进而使持取臂C4移动，反之，当控制参数的数值为-90时，则枢接轴C3上的电机即会开始反转，进而使持取臂C4移动；同时，假设该枢接轴C3的输出控制参数贮存在电脑位址292处，并将各机件假设在输出后的一秒钟后能完成所设定的动作。

本发明的逻辑导向位程序控制系统所设计的程式在运作时可将上述机械臂C动作的步骤顺序及各机件依本身的规格所假设定义的数值分别填入本发明控制系统配合执行所需而预先设计的控制参数空格中，如表1、表2所示。

机械手臂C在控制系统动作时，可先将各控制参数数值(如表1、2所示)贮入处理单元(CPU)中，使控制系统中预先设计控制各设定控制参数的程式在执行操作时，可根据表中控制参数所示的数值先将控制系统设定机械手臂C在静止不动(即延迟时间，触发旗标及序号设定为0与1的初始状态)的状态1输入处理单元(CPU)中，再将机械手臂C上的感测目D感测到的状态2输入处理单元(CPU)中，同时，将该读入的讯号转换成数值与控制系统原先所设定触发旗标(TRIGGER)的条件比较判定了后，如输入的触发数值与原先所设的条件不符，则处理单元(CPU)会回到状态2，反之，如符合所设定的状态，则处理单元(CPU)中的振荡器即开始执行先所假设的延迟时间，并使控制系统在以振荡器计算所设定的延迟时间时，不断回到搜寻输入状态2搜寻输入的讯号，直到计时完毕4(即延迟时间＝0)后，即依设定处理步骤序号数定5大小所示的顺序，先到处理步骤序号为1处，并至处理单元(CPU)中该序号贮存的位址，读取该序号的控制参数数值及设定的延迟时间，而执行控制系统所设计的第一步骤(即驱动机械臂C上的支撑杆向下收缩)，并在执行处理该步骤序号的操作时，将该序号加1以作为下一处理步骤6识别码(即为2)及设定延迟时间后，即回到状态2使下一步的操作讯号输入，而与原先所设定触发旗标(TRIGGER)的条件比较判定了后，如符合所设定的状态，则控制系统中处理器(CPU)中的振荡器即开始执行原先所假设的延迟时间，并使控制系统在以振荡器计算所设定的延迟时间的时间直至计时完毕4(即延迟时间＝0)后，便依序号为1在操作的同进所设定的序号(即为2)执行该序号上控制参数数值所控制的动作(即夹具C5夹住加工物体)，如此，不断重复上述的步骤，直到最后一个所设定的动作所对应的步骤序号7执行完毕时，本发明的程式即开始清除触发旗标(TRIGGER)8，并将延迟时间及处理步骤识别码设回原始状态1的设定后，再检查是否离开控制系统，如完成机械手臂C上各机件的顺序及所有的操作则结束执行，反之，则跳到搜寻状态2。

因此，如上述所述的程序控制的系统可知，再一次处理步骤及控制逻辑皆为独立，不但可依不同仪器装置或不同产业的自动化所需修改其控制参数与延迟时间，以作出配合所需的排列组合，并承上实例，如机械手臂C欲将原来由生产线A的加工物搬至另一生产线B的流程，改变为将生产线B加工物搬至生产线A时，亦仅需将上述的控制参数表(如表1、2)上的初始状态，处理步骤序号及与该步骤相对应的动作的数值及延迟时间，作出所需的组合后(如表3、表4所示)再由控制系统中的处理器依其上定义的控制参数控行，而不需修改控制逻辑及重新编译执行即可上线执行测试。

综上所述，本发明的逻辑导向位程序控制系统，在产业上具有很大的利用价值，可改良现有技术的各种缺点，在使用上能增进功效，适于实用。

表一

程序总数	数位触发值	类比触发高限值	类比触发低限值	触发输入位址
					6	X	100	200	280

表二

处理步骤序号	动作说明	数位输出值	类比输出值	输出延迟时间	控制输出位址
						1	Z接通	1	X	1(秒)	290-0
2	夹紧	1	X	1(秒)	290-2
						3	Y正转	X	+90	1(秒)	292-1
4	放松	O	X	1(秒)	292-2
						5	Y反转	X	-90	1(秒)	290-2
6	Z切断	O	X	1(秒)	290-0

表三

程序总数	数位触发值	类比触发高限值	类比触发低限值	触发输入位址
					6	×	100	200	280

表四

处理步骤序号	动作说明	数位输出值	类比输出值	输出延迟时间	控制输出位址
						1	Y正转	×	+90	1(秒)	292-1
2	接通	1	×	1(秒)	290-0
						3	夹紧	1	×	1(秒)	290-2
4	Y反转	×	-90	1(秒)	292-2
						5	放松	○	×	1(秒)	290-2
6	Z切断	○	×	1(秒)	290-0

Claims (13)

1、一种逻辑导向化段程序控制系统，其特征是在于主要是先取得生产机具作业系统中的各机件在执行其各自的控制动作时，其本身所设计的控制参数或数值，再将该控制参数及各机件动作的总数或顺序分别贮存在该条统处理单元的不同位址上，使机具在以处理单元执行程序控制时可通过读取该系统中的各参数值的设定再依所指定之输出位址执行所指定的控制操作及顺序，使本发明的控制系统在工作时可依各机件操作的控制参数及指定顺序执行，由于该系统中各控制参数是贮存在不同的位址上，使本发明的控制系统在机具程序控制修改时，可直接通过修改每个步骤所需要处理的控制数即能将系统中的机具的控制程序依据实际需求予组合、排列，经简易修改后即立即上线执行。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于该控制系统中的控制参数设定可依其性质分为输入控制参数衣输出控制参数两种，其中，输入控制参数设定中包含程序总数、输入触发条件参数及触发输入位址等参数，而输出控制参数设定中则包含处理步骤序号、输出值、输出延迟时间，控制输出位址等参数。

3、如权利要求2所述的系统，其特征在于该程序的总数的该系统所控制机具在操作时机具的各机件所零执行的控制动作总数。

4、如权利要求2所述的系统，其特征在于该触发条件参数是依据机具中各机件在完成各项的动作的触发条件或数值，且该数值范围需视设备、控制界面或感测而定，使该系统驱动机件操作时，可依据此条件决定是否执行此机件的操作。

5、如权利要求4所述的系统，其特征在于该输入触发条件参数的设定状态为数位状态时，该控制数为0和1两种数值。

6、如权利要求4述的系统，其特征在于该输入触发条件为类比输入状态时，该控制参数的数值为各机件设定的上、下限数值。

7、如权利要求2所述的系统，其特征在于该触发输入的位址是将所设定的各输入控制参数数值贮入控制系统所指定的位址区中。

8、如权利要求2所述的系统，其特征在于该输出值是指该系统在执行机具上各自机件的控制操作时，根据各机件本身的规格所设定的控件的动作相对应的输出值。

9、如权利要求2所述的系统，其特征在于处理步骤序号设定是指机具的各机件在完成所有指定的动作时，该机件在系统中完成指定工作的动作的步骤顺序号码。

10、如权利要求8所述的系统，其特征在于输出值设定为数位状态时，该控制参数为0与1两种数值。

11、如权利要求8所述的系统，其特征在于该输出值设定为类比输入状态时，该控制参数的数值则为各机件所设定的上、下限数值。

12、如权利要求2所述的系统，其特征在于该控制输出位址设定，该系统中的电脑或控制界面自该位址读取机具上感测器所感应的机具的各机件当前状态或经由该位址将驱动各机件操作所必需的各输出控制参数输出各机件，使各机件依据系统的指示完成所预期的工作。

13、如权利要求2所述的系统，其特征在于该输出时间延迟，为输出时间或前置延迟的参数，以确保该控制参数依输出位址，被输出至各对应机件时各机件以所设定的延迟时间完成所预期的动作，而能达到所要求的定位，进而使下一步骤的执行不致提早发生。

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