CN117256161A - 电机驱动输送机滚筒的控制装置、具有这种控制装置的系统和操作电机滚筒的方法 - Google Patents

Abstract

一种电机驱动输送机滚筒的控制装置，该控制装置用于输送机设备，该输送机设备用于输送容器，控制装置包括：电源入口，有线的I/O端口，以及有线的电机滚筒端口，其中，控制装置被配置为在电机滚筒端口处输出用于电机滚筒的电机滚筒控制信号，在电机滚筒端口处接收来自电机滚筒的电机滚筒状态信号，以及在I/O端口处接收用于电机滚筒的电机滚筒控制信号，其特征在于，无线配置端口被配置为无线地至少接收用于电机滚筒的配置信号和/或发送表示电机滚筒状态信息的状态信号。

Description

电机驱动输送机滚筒的控制装置、具有这种控制装置的系统 和操作电机滚筒的方法

技术领域

本发明的主题涉及一种电机驱动输送机滚筒的控制装置以及包括这种控制装置的系统和操作电机驱动输送机滚筒(电机滚筒)的方法。

背景技术

电机驱动输送机滚筒(也称为电机滚筒)包括围绕滚筒轴线可旋转地安装的滚筒体。滚筒体通常是中空管。在滚筒体内布置有电机。电机是配置成在轴元件和滚筒体之间产生围绕滚筒轴线的旋转运动的电动机。

为了方便理解起见，在下文中，术语“电机滚筒”可以用于仅滚筒体内的电机、包括位于滚筒体内的电机和用于电机的相应控制电路的驱动单元或者包括电机或驱动单元的滚筒体。在下文中，术语“电机”可以用于电机本身以及包括电机本身和用于该电机的相应控制电路的驱动单元。

众所周知，电机滚筒由布置在滚筒体外部的控制单元(也称为控制装置)来操作。控制装置与滚筒体内的电机交换控制信号。

由这种类型的电机滚筒驱动的电机驱动输送机被用在输送机系统中。在这种输送机系统中，单个电机滚筒用于操作输送区域内的若干滚筒体。输送机系统通常具有多个输送区域，待输送的物体一个接一个地通过这些输送区域。如上所述，在每个输送区域内，至少一个电机驱动输送机滚筒操作着多个滚筒。

对于操作输送机系统，已知两种不同的概念。一个概念是电机滚筒的非集中式控制(decentralized control)。其中，每个电机滚筒分别由一个专用控制装置控制。这种在电机驱动输送机滚筒和控制装置之间具有1:1关系的非集中式控制可作为申请人出售的EZ-CUBE获得。

这种控制装置具有有线的电源入口，用于接收电力，优选地接收DC电力。此外，控制装置具有有线的电机滚筒端口。有线的电机滚筒端口被配置成向电机滚筒提供驱动电力。可以使用PWM信号通过电机滚筒端口对电机馈送，以至少控制电机的旋转速度。另外，可以利用电机滚筒端口在电机滚筒和控制装置之间交换状态信息和控制信号。状态信息和/或控制信号尤其可以包括：当前电机速度、设定电机速度、当前输送机速度、设定输送机速度、当前旋转方向、设定旋转方向、当前/设定操作模式、温度、错误消息、电机齿轮的齿轮比、序列号、物品编号、生产日期等。特别地，电机滚筒端口是与EP3100340B1一致的四线电机端口。

控制装置进一步包括有线的I/O(输入/输出)端口。该I/O端口被配置为与中央控制中心(例如中央SPS控制器)交换控制信息。例如，可以使用专有协议来配置I/O端口。然而，I/O端口也可以使用标准化I/O协议来配置，例如根据CAN、DeviceNet、EthernetPowerLink、INTERBUS、Fieldbus、LIN、M-Bus、PROFIBUS、VARAN等。

这样，控制装置被配置为在电机滚筒端口处与电机滚筒交换电机滚筒控制信号，在电机滚筒端口处与电机滚筒交换电机滚筒状态信号，且在I/O端口处与中央控制器交换用于电机滚筒的电机滚筒控制信号。相关控制和状态信号的交换是众所周知的，并且不需要进一步描述。应当注意，上述所有端口和入口优选地是有线的端口，需要在电机滚筒和控制装置之间布线，并且在控制装置和集中控制中心之间布线。在工业环境中通常需要布线来提供稳定的通信。

由于输送机系统具有若干输送区域，因此各个区域的控制装置均由单个控制中心来操作。当使用集中控制中心时，获得单个控制装置的状态信息通常是麻烦的。特别地，配置集中控制中心以沿着具有若干输送区域的输送机系统提供单独控制装置的单独状态信息通常是劳动密集型的。特别是，对于直接在输送机系统现场工作的技术人员，经常不能快速获得电机滚筒信息，即，不能在他们在相应控制装置处工作时直接获得电机滚筒信息。因此，需要使技术人员能够在无需经由集中控制中心绕道进行的情况下容易且快速地在现场安装、配置和/或重新配置控制装置。

例如，申请人的EZ-CUBE控制装置提供了所谓的指拨开关(dipswitch)，该指拨开关允许在旁边手动配置控制装置。然而，为了对控制装置的设置以及因此对电机滚筒的设置进行监测和参数确定，必须现场知道电机滚筒的实际状态。由于该状态信息目前只能在集中控制中心获得，因此现场技术人员可能无法正确地设定控制装置，并因此可能无法正确地设定单独的控制区域的电机滚筒。

发明内容

因此，本发明的主题是基于能够现场进行设定的输送机滚筒的控制装置的目的。

该目的通过根据权利要求1的控制装置、根据权利要求9的系统以及根据权利要求13的方法来实现。

为了输送机系统的无缺陷操作，特别是在若干输送区域和由若干控制装置控制的若干电机驱动输送机滚筒的情况下，在工业应用中有线设备看起来是必要的。因此，对于电机驱动输送机滚筒的控制装置的通常操作，它们需要与中央控制器连线。然而，已经发现，对于非集中式控制装置的现场维护、安装、配置、重新配置和/或故障检修等，无线地获得控制装置信息和设定控制装置参数是非常有用的。因此，根据本发明主题的控制装置提供无线配置端口。

控制装置内的无线配置端口使得能够在例如移动电话、移动计算机、移动平板电脑、智能眼镜等的移动设备与控制装置之间进行无线通信。根据实施例，该通信可以是单向的或双向的。利用单向通信，可以仅将电机滚筒状态信息接收到移动设备内。利用双向通信，不仅可在移动设备中获得状态信息，而且另外地，可以将用于配置控制装置和相应电机滚筒的配置信号发送到控制装置。因此，控制装置及其参数可以使用移动设备在现场无线地设定。这使得技术人员能够容易且快速地设定和/或改变控制参数，并因此改变电机设置。

控制参数可以是例如当前/设定电机速度、当前/设定电机加速度、当前/设定电机减速度、当前/设定旋转方向(顺时针/逆时针)、电机类型、用于P、PI或PID调节器的ON/OFF开关、制动模式、运行/停止电机、输入类型(NPN或PNP)、手动/自动清除错误、模拟/数字控制、设定速度、NPN/PNP错误、用于错误输出的ON/OFF开关、NPN/PNP速度设定等。

这些设置可以使用移动设备手动地设定，例如使用移动设备的HMI手动设定。可以使用无线配置端口与控制装置交换设定的参数。

可以取消控制装置上的指拨开关。这进一步使得控制装置对于环境影响具有鲁棒性，因为控制装置的外壳不需要供接触指拨开关的开口。

使用无线配置端口不仅可以在移动设备和控制装置之间交换电机参数，而且还可以交换状态信息。为此，经由无线配置端口可以无线交换表示电机滚筒状态信息的状态信号。

为了清楚起见，术语“交换”可以包括在移动设备和控制装置之间使用空中接口来转移、发送、接收数据。用于在空中接口上交换数据的适当通信协议在本领域中是众所周知的，并且不需要进一步解释。

状态信息可以包括不同的诊断消息。状态信息可以是例如当前/设定安培数、电机温度、当前/设定电机电压、电机过压计数器、电机欠压计数器、高电流计数器，可以用于系统错误(例如对闪存的错误写入、来自闪存的读取值错误、错误设定BLE通告数据、错误使能通告(error enabling advertisement)、错误初始化闪存等)，可以用于电机错误(例如性能限制、CPU过热、短路、电机失速、电机过载、热停止等)。

数据的交换可以例如包括具有报头(header)和有效载荷的数据容器的交换。在报头内，可以对关于在有效载荷中提供了哪些数据的信息进行编码，并且可以在有效载荷中对参数的值进行编码。

移动设备可以被配置为经由其HMI接收控制装置参数的手动输入。这可以使用屏幕或显示器来提供，在屏幕或显示器上用户可以手动地键入、输入、更改、操纵用于控制电机滚筒的参数中的某些参数。相同的屏幕或显示器也可以用于根据利用无线配置端口交换的状态信号来输出状态信息。

根据实施例，提出了控制装置进一步包括存储器。该存储器可以被配置为记录数据。要记录的数据可以包括上面定义的状态信息。如上所述，可以持续地获得关于电机滚筒和/或控制装置的不同状态信息。可以在存储器内记录这种数据的时间序列。可以与时间戳一起记录数据。记录数据对于追踪电机滚筒的行为可能是有益的，特别是对于抢先维护以及追踪输送机系统的功能中的错误以及对于故障检修。可以利用无线配置端口无线地交换记录的数据(logged data)。例如，可以将记录的数据发送到移动设备。

根据实施例，无线配置端口具有唯一的通信标识。无线通信端口可以是例如具有天线和通信处理器的电路板。通信处理器可以被唯一地识别。例如，这样的标识可以是MAC地址。然而，可以使用任何其他合适的唯一的通信标识。应当注意，唯一的通信标识仅需要在整个输送机系统中是唯一的，以便明确地标识配置端口并因此标识相应控制装置。配置端口和控制装置尤其可以至少使用通信标识来寻址。

为了容易地允许将移动设备和控制装置配对，需要与控制装置配对的设备知道唯一的通信标识。配对可以被理解为在移动设备和控制装置之间建立通信信道。配对可以被理解为移动设备与控制装置的连接。

由于唯一的通信标识可以是简单的数字或字母数字代码，因此可以仅将该代码印到控制装置的外壳上。然而，为了更容易地使用户能够利用他们的移动设备使用这样的代码，根据实施例，提出了在控制装置的外壳上印上表示唯一的通信标识的代码，特别地，该代码是条形码或2D码。这样的2D码可以是例如QR码。QR码可以根据ISO/IEC18004:2000或ISO/IEC18004:2006或任何后续标准来编码。通过扫描这样的代码，移动设备可以自动获得配置端口的唯一的通信标识，从而获得控制装置的唯一的通信标识，并且发起与该控制装置的通信链路。

唯一通信标识也可以由控制装置使用近场通信(NFC)来提供。这可以使用无源或有源NFC。

控制装置可以每隔一段时间扫描其环境以寻找轮询(polling)信号，并且一旦其感测到包含其唯一的通信标识的轮询信号，则可以发起握手过程(handshake procedure)。而且，控制装置可以发送包含其唯一的通信标识的轮询信号，并且一旦其环境中的移动设备感测到包含刚获得的唯一的通信标识的轮询信号，则可以发起握手过程。这确保了移动设备与正确的控制装置配对，即，该控制装置和设备已经获得其唯一的通信标识。

根据实施例，提出了无线配置端口被配置为使用唯一的通信标识与移动设备配对。这种配对可以使用握手机制来执行。与控制装置配对，特别是与其相应的无线配置端口配对，使得移动设备能够与控制装置通信。这使得能够在移动设备和控制装置之间交换状态信号和控制信号。此外，可以交换记录的数据。因此，在现场，使用移动设备，技术人员可以容易地配置控制装置。此外，可以在现场从控制装置直接获得控制装置状态、特别是当前控制装置状态以及使用记录的数据可以在现场从控制装置直接获得历史控制装置状态，而无需经由中央计算机绕道获得。这使得维护更加高效，因为可以在旁边直接获得所有数据，并且可以根据当前需要调整所有参数。

支持无线通信端口和移动设备之间的无线通信的通信技术是基于无线电通信协议。因此，提出了无线通信端口是无线电通信端口。该无线电通信端口可以基于不同的底层协议(underlying protocols)，诸如蜂窝通信，诸如3G、4G、5G等。此外，通信可以相应地符合WLAN标准，特别是符合IEEE802.11或蓝牙通信或近场通信(NFC)等。而且，无线通信可以是光通信，特别是使用红外线的光通信。所有这些无线技术使得能够在移动设备和控制装置之间进行无线通信。

如上所述，输送机系统可以具有不同的输送区域。每个输送区域可以具有一个电机滚筒和由电机滚筒驱动的若干从动滚筒。每个电机滚筒可以指派有专用控制装置，该专用控制装置经由有线的电机滚筒端口连接到电机滚筒。优选地，一个控制装置被配置成仅与单个的电机滚筒连接。因此，有线的电机滚筒端口被配置成在电机滚筒和控制装置之间具有1:1的关系。因此，每个控制装置具有专用的电机滚筒，使得检查和参数确定更容易。

另一方面是根据权利要求9的系统。其中，移动设备被配置为与控制装置配对。移动设备进一步被配置为至少将用于电机滚筒的配置信号无线地发送到无线配置端口及/或从无线配置端口无线地接收用于表示电机滚筒状态信息的状态信号。移动设备可以使用移动应用程序(也称为app)来配置。该应用程序指示移动设备特别地使用唯一通信信息与控制装置配对。

根据实施例，除了接收控制信息和状态信息，还可以在移动设备中接收记录的数据。在移动设备内，可以显示这些历史数据，使得技术人员能够基于关于历史电机状态信息的知识来执行维护。

另一方面是根据权利要求13的方法。

附图说明

将参考以下附图描述这些和其他方面。在附图中：

图1示出用于电机滚筒的传统控制装置；

图2示出具有两个电机滚筒和两个控制装置的输送机系统；

图3示出在电机滚筒处布置控制装置的示意图；

图4示出具有若干输送区域的输送机系统；

图5示出具有印上的唯一的通信标识的控制装置；

图6示出与移动设备一起的控制装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于电机滚筒的传统控制装置2。控制装置2具有电源入口4。电源入口4优选地是DC电源入口4，特别是12V或24V电源入口。电源入口4接收用于操作控制装置2的电力。电源入口4也可以接收用于操作电机滚筒的电力。

电机滚筒可以连接至电机滚筒端口6。电机滚筒端口6具有用于连接电机滚筒的至少两个、优选四个连接器。经由电机滚筒端口6，至少可以向电机滚筒供应电能。另外，可以通过经由电机滚筒端口6交换控制信号和/或状态信息信号来控制电机滚筒。对电机滚筒的控制本身是众所周知的，并且将不进行更详细的描述。

最后，控制装置2具有I/O端口8。I/O端口8可以是用于有线通信的通信端口，例如根据工业标准，特别是如上所述的。此外，I/O端口8可以支持任何专有协议。经由端口8，可以在控制装置2和中央控制中心之间交换控制信号和/或状态信息。

为了解释在I/O端口8上接收的控制信号，为了将这些信号转换成相应的电机设置，以及为了根据当前需要配置电机滚筒，控制装置2具有控制面板10，该控制面板包括用于手动设定控制装置2的参数的指拨开关。用于电机滚筒的控制装置的参数设定本身是众所周知的，并且将不更详细地描述。

如图2所示的输送机系统12可以包括电机滚筒14和滚筒16。输送机系统12可以具有两个或更多个输送区域12a。在每个输送区域12a内，一个电机滚筒14与至少一个滚筒16机械联接，优选地机械联接在两个至七个滚筒16之间，特别是通过V形带或多V形带等机械联接。其他机械联接也是可能的。

电机滚筒14可旋转地布置在支架18上，并且包括位于中空管内的电机。中空管内的电机经由其电机滚筒端口6连接到控制装置2。

对于这些区域12a中的每一个，提供独立的控制装置2来控制相应的电机滚筒。控制装置2经由它们的电源入口4和I/O端口8连接到电源和控制总线。

控制装置2如图3所示布置在支架18上。其中，可以看出，电机滚筒14利用固定到支架18的轴20可旋转地布置。

在图4中示出了具有多个输送区域12a的输送机系统12。对于每个输送区域12a，提供了单个的控制装置2来控制单个电机滚筒14。可以看出，输送机系统12可以具有多个输送区域12a，从而具有多个控制装置2。维护或安装输送机系统12的技术人员需要独立地确定每个控制装置2的参数，以使包裹能够沿输送机无缺陷地流动。

这需要适当地设定上述参数，例如各个电机滚筒14的旋转速度，以使所有滚筒以所需的速度滚动。此外，不同输送区域12a的滚筒需要同步。由于制造偏差(manufacturingbias)，必须独立地手动确定每个电机滚筒的参数。然而，电机滚筒的参数的这种设定还需要电机滚筒的当前状态的知识并且最可能还需要历史数据。当技术人员在输送机系统12处工作时，从中央计算机读出所有数据并且还将读出的数据与技术人员实际工作所在的控制装置一致将是麻烦的。

为此，根据实施例，本发明的主题提供了如图5中所描绘的控制装置2。

如可以看到的，控制装置2同样具有如上所述的电源入口4、电机滚筒端口6和I/O端口8。控制装置2可以以与前述完全相同的方式操作。然而，另外，根据实施例的控制装置2能够与移动设备进行无线通信，如将在下面描述的。

为了使控制装置2与移动设备无线配对，控制装置2可以具有唯一的通信标识。根据实施例，该唯一的通信标识可以以2D码22编码，印制在控制装置2的外壳上。可以使用任何类型的代码，2D码、条形码、QR码等。唯一的通信标识也可以以数字或字母数字的字符印制在外壳上，并由移动设备扫描和进行光学字符识别(OCR)。

使用移动设备，如图6所示，技术人员能够连接到他实际工作所在的控制装置2。

控制装置2在图6中示意性地示出。其中可以看到，中央处理器26连接到电源入口4、电机滚筒端口6和I/O端口8。中央处理器26可以被编程。编程可以理解成为对电机滚筒的参数设定。根据编程，经由电机滚筒端口6指示电机滚筒至少以特定速度在特定方向上旋转。如上所述的任何其他参数可以被确定参数和编程。

为了无线配置这些参数，控制装置2还具有无线通信端口28，以便与移动设备24配对。一旦通信端口28和移动设备24彼此连接，即建立了通信信道，就可以无线地设定控制装置2的参数并从控制装置2读出状态信息。另外，控制装置2可以具有存储器30。

在操作期间，中央处理器26经由电机滚筒端口6输出用于电机滚筒14的控制信号。信号输出、输出信号的安培数以及电压等取决于控制装置2的配置设置(参数)。此外，在操作期间，中央处理器26经由电机滚筒端口6从电机滚筒读出状态信息。

当技术人员对输送机系统12进行安装、维护和/或故障检修时，需要单独地且独立地确定每个控制装置2的参数。当安装、维护和/或故障检修时，技术人员在空间上直接在控制装置2处现场工作。

技术人员可以使用他的具有适当安装的应用程序的移动设备24来与控制装置2配对。为此，唯一的通信标识22优选地由移动设备24无线地读出，即光学地或经由无线电读出。使用唯一的通信标识22，技术人员可以将他的移动设备24与他打算的控制装置2精确配对。由于若干控制装置2沿着输送机系统并排布置在相邻的输送区域12a中，所以使用唯一的识别码22确保移动设备24与正确的控制装置2连接而不与相邻的控制装置连接。如果唯一的通信标识22被光学地读出，则这是特别安全的。

一旦经由无线配置端口28连接，就可以在移动设备24与控制装置2之间交换控制参数。而且，经由所建立的通信链路，可以在配置端口28与移动设备24之间交换表示电机滚筒状态信息的状态信号。最后，在操作期间，控制装置2可以将关于电机滚筒状态的记录的数据记录在存储器30中。而且，来自存储器30的所存储的记录的数据可以经由所建立的通信信道发送到移动设备24。

通过使用唯一的通信标识码22，移动设备24可以以高置信度(high confidence)连接到控制装置2。防止了移动设备24与不打算连接的控制装置2意外连接。控制装置2及其用于操作电机滚筒的参数的设定可以借助于移动设备24来进行。最后，可以使用移动设备24来读出关于电机滚筒的状态信息。

附图标记列表

2控制装置

4电源入口

6电机滚筒端口

8I/O端口

10控制面板

12输送机系统

12a输送区域

14电机滚筒

16滚筒

18支架

20轴

22识别码

24移动设备

26中央处理器

28配置端口

30存储器

Claims (13)

1.一种电机驱动输送机滚筒的控制装置，所述控制装置用于输送机设备，所述输送机设备用于输送容器，所述控制装置包括：

-电源入口，

-有线的I/O端口，以及

-有线的电机滚筒端口，其中，

-所述控制装置被配置为-在所述电机滚筒端口处输出用于电机滚筒的电机滚筒控制信号，

-在所述电机滚筒端口处接收来自所述电机滚筒的电机滚筒状态信号，以及

-在所述I/O端口处接收用于所述电机滚筒的电机滚筒控制信号，

其特征在于，

-无线配置端口被配置为无线地至少接收用于所述电机滚筒的配置信号和/或发送表示电机滚筒状态信息的状态信号。

2.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-所述控制装置进一步包括存储器，所述存储器被配置为记录数据，记录的数据包括表示电机滚筒状态信息的数据，以及

-所述无线配置端口进一步被配置为无线地发送所述记录的数据。

3.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-所述无线配置端口具有唯一的通信标识。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-在所述控制装置的外壳上印上表示所述唯一的通信标识的代码，特别地，所述代码是条形码或2D码。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-所述无线配置端口被配置为使用所述唯一的通信标识与移动设备配对。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-所述无线配置端口被配置为被轮询，使得在轮询时，所述无线配置端口无线地发送所述唯一的通信标识。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-所述无线配置端口是无线电通信端口，或者所述无线配置端口是光通信端口。

8.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，

其特征在于，

-有线的所述电机滚筒端口被配置为用于仅与单个电机滚筒连接。

9.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的控制装置以及移动设备的系统，其中，所述移动设备被配置为与所述控制装置配对，并且所述移动设备进一步被配置为至少将用于所述电机滚筒的配置信号无线地发送到所述无线配置端口和/或从所述无线配置端口接收表示电机滚筒状态信息的状态信号。

10.根据权利要求9所述的系统，

其特征在于，

-所述移动设备进一步被配置为从所述无线配置端口接收记录的数据。

11.根据权利要求9或10所述的系统，

其特征在于，

-所述移动设备被配置为使用所述唯一的通信标识与所述控制装置配对。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，

其特征在于，

-所述移动设备被配置为将所述记录的数据和/或所述状态信息发送到远程控制中心。

13.一种用于操作电机滚筒的方法，其中，

-根据权利要求1至8中任一项所述的控制装置

-向所述电机滚筒提供电力并且经由有线的所述电机滚筒端口控制所述电机滚筒的操作，

-经由所述I/O端口接收电机滚筒控制信息，并经由所述I/O端口发送电机滚筒状态信息，以及

-经由所述电机滚筒端口系统根据所述电机滚筒控制信息操作所述电机滚筒，

其特征在于，

-所述无线配置端口无线地至少接收用于所述电机滚筒的配置信号和/或发送表示电机滚筒状态信息的状态信号。