CN220312183U - 一种用于智能焊接的集控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于智能焊接的集控系统，包括操作台、主控柜和与主控柜连接的外部线缆及设备，所述主控柜安装于运动平台上，主控柜的柜体内部中设置有工控机和器件安装板，器件安装板上设置有断路器、接触器、信号端子板和功率端子板用于实现主控柜与外部设备的连接以及数据的采集和传输，并实现主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的延时顺序上电/断电控制；操作台放置在运动平台之外，操作台的柜体内部设置转接板，操作台通过转接板与主控柜电连接实现供电及控制信号传输功能。该系统有效解决了现有技术中自动焊接系统集控系统操作复杂，接线冗余，不利于布线和信号传输以及大功率设备上电对电网冲击的问题。

Description

一种用于智能焊接的集控系统

技术领域

本实用新型属于智能焊接技术领域，具体属于一种应用于智能焊接的集控柜系统。

背景技术

目前，由于电焊技工劳动成本逐年攀升，且人工焊接质量不稳定，效率低，而行业对产品质量要求越来越高，因此很多企业均采用自动焊接系统对批量产品进行自动化智能化焊接。

现有的自动焊接系统主要由单集控柜、机器人本体、机器人控制柜、焊接电源系统、焊缝传感器系统、安全保护设施和焊接工装夹具几部分构成。单集控柜作为集控系统的电源和控制核心，为主控柜整机外设提供电源，同时与机器人、焊缝传感器等外设通信，布置于运动平台外部，通过地轨走线连接机器人、焊接电源、焊缝传感器等设备。大量各种线缆布置于地轨中，对线缆的质量及性能提出了很高的要求，同时大量设备共同布置在同一柜体中，使柜体体积变大、接线复杂极易产生干扰，不利于信号传输；同时由于焊接电源属于大功率设备，存在大功率设备上电对电网冲击的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于智能焊接的集控系统，该系统有效解决了现有技术中自动焊接系统集控系统操作复杂，接线冗余，不利于布线和信号传输以及大功率设备上电对电网冲击的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于智能焊接的集控系统，包括操作台、主控柜和与主控柜连接的外部线缆及设备，所述主控柜安装于运动平台上，主控柜的柜体内部中设置有工控机和器件安装板，器件安装板上设置有断路器、接触器、信号端子板和功率端子板用于实现主控柜与外部设备的连接以及数据的采集和传输，并实现主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的延时顺序上电/断电控制；操作台放置在运动平台之外，操作台的柜体内部设置转接板，操作台通过转接板与主控柜电连接实现供电及控制信号传输功能。

进一步的，器件安装板中，第一行设置有多个断路器和信号端子板；第二行设置有总进线端子1、多个接触器、多个DC电源；第三行设置有一个互感器、一个进出线端子2和一个功率端子板，左侧线槽用于放置交流功率线缆，右侧用于放置直流信号线缆；所述功率端子板上设置继电器，断路器、接触器、继电器用于完成对主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的延时顺序上电/断电控制，并提供外部设备的连接接口。

进一步的，所述功率端子板上还包括双排端子1、双排端子2、DB1~3插座，所述双排端子1用于连接接触器的辅助触点和线圈，双排端子2用于与外部油泵、水箱、烟尘处理器、电力监测仪表、柜内风扇、柜内照明、柜门开关连接，DB1~3插座均用于为操作台设备供电。

进一步的，信号端子板上设置有DB1~DB14插座、网口、端子，DB1~DB14插座用于实现与外部设备的连接，网口用于与温度传感器连接，端子用于与报警灯连接，实现与传感器的串口通信、外部设备的控制以及相关数据的采集并传输给工控机。

进一步的，柜体本体上设置有柜体总电源插座，总电源经柜体电源插座、总进线端子1、断路器1、接触器1、互感器、3相端子台为主控柜整机提供电源；

接触器1输入端的A相和接触器1的线圈触点与功率端子板连接用于实现主控柜整机的上电断电。

进一步的，总电源从3相端子台分出，经断路器2、接触器2、进出线端子2、机器人电源插座为机器人供电；

接触器2输入端的A相和接触器2的线圈触点与功率端子板连接用于为机器人上电/断电。

进一步的，总电源从3相端子台分出，经断路器3、接触器3、进出线端子2、焊接电源插座为焊接电源供电；

接触器3输入端的A相和接触器3的线圈触点与功率端子板连接，用于为焊接电源上电/断电。

进一步的，总电源从3相端子台分出，经断路器4、接触器4与功率端子板为工控机供电；

接触器4输入端的A相和接触器4的线圈触点与功率端子板连接用于为工控机上电/断电。

进一步的，操作台的柜体本体上设置有键鼠、触摸屏、上电/断电按钮、控制按钮以及转接板，转接板上设置有DB1线缆接口、按钮信号接口、DB2线缆接口、DB3线缆接口、KVM接收器，其中，DB1线缆接口用于连接主控柜内部电源，按钮信号接口用于将面板按钮连接汇总，DB2线缆接口用于将功率类按钮信号传递至主控柜内部，DB3线缆接口用于将控制类信号传输至主控柜内部，KVM接收器用于与扩展串口USB1和USB2连接，所述串口用于连接外部无线设备和数据交互，工控机内部扩展POE网卡和IO板卡用于与外设进行通信，KVM延长器用于将工控机的显示画面传输至KVM接收器显示在操作台的触摸屏上，同时可以接收键鼠信息、触摸屏信号、外部优盘信息。

进一步的，主控柜本体设置为前后开门结构，所述工控机放置在前门，器件安装板放置在后门。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供一种用于智能焊接的集控系统，将原始单集控柜的集控系统分为操作台和主控柜，将原始控制设备分为两部分，避免将大量设备共同布置在同一柜体中，增加了柜体体积、接线复杂极易产生干扰，不利于信号传输的问题，使主控柜整机走线效率和信号传输性能大幅提升；进一步的，将主控柜设置在运动平台上，柜外拖链内的线缆数量明显减少，机器人、焊接电源、水箱、油泵外设的供电线、相机、各传感器模块的供电及通信线缆长度明显降低，有利于布线及信号传输，使得人工接线量大幅降低，柜体装配效率明显提高。

进一步的，本实用新型通过信号端子板和功率端子板实现主控柜与外部设备的连接以及数据采集集合传输，通过断路器、接触器和设置在功率端子板上的继电器实现对主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的延时顺序上电/断电控制，解决了现有技术中大功率负载上电对电网的浪涌冲击，保证了电网系统中工作设备的稳定性及精度；符合智能焊接机器人工作站集控系统的智能迭代方向。

附图说明

图1为集控系统结构图；

图2操作台内部布置图；

图3主控柜安装板布置图；

图4主控柜右侧剖视图；

图5功率端子板；

图6信号端子板；

图7智能上电步骤；

图8主控柜整机上电/断电步骤；

图9机器人控制柜上电步骤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种智能焊接的集控系统，集控系统工作在380V交流电源中，可由交流稳压器为主控柜整机提供相对稳定的电源，具体包括：操作台、主控柜和与主控柜相连的外部线缆及设备，所述设备包含位于地面与机器人之间的地轨运动平台，主控柜安装于运动平台上，作为集控系统核心单元，其包括柜体本体、工控机、电力监测仪表、外设供电接口、外设通信接口、特别设计用于汇总传递弱电信号的信号端子板、用于汇总传递功率类信号的功率端子板等。

信号端子板用于完成对外部焊缝传感器的串口通信、相机的外触发、温度的采集、保护气体流量的采集等，并传输给工控机进行相应处理。

功率端子板用于为外部设备供电并实现主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的智能上电/断电控制。

工控机，作为控制系统智能焊接软件的运行平台，负责控制外部机器人、焊缝传感器、全局相机的运动控制及逻辑算法。操作台作为人员主要操作台，其包括柜体本体、键鼠、触摸屏、上电/断电按钮、控制按钮以及特别设计用于汇总传递控制类信号及触摸屏电源的转接板，操作台放置在运动平台之外，主控柜与操作台连接用于为操作台供电，同时传输面板按钮信号及视频信号；

外部设备线缆及设备作为主控柜的外部连接配合使用，设备包括相机、焊缝传感器、温湿度传感器、气体监测传感器、机器人控制柜、焊接电源、水箱、油泵、烟尘处理器、稳压器等；主控柜连接相机用于获取工件全局参数，连接焊缝传感器用于获取焊接过程当中的焊缝位置，连接温湿度传感器用于获取主控柜内外温度和湿度，连接气体监测传感器用于获取工作环境气体状态，同时连接机器人控制柜用于控制机器人的焊接运动过程，主控柜作为电源和控制中心连接焊接电源、水箱、油泵、烟尘处理器，可根据控制状态控制焊接电源、水箱、油泵、烟尘处理器的通断。

送丝机和保护气连接至焊接电源，在焊接过程中根据焊接要求开启。

线缆包括机器人安全IO+网络通信线缆、焊缝传感器供电及通信线缆，触摸屏及USB接口延长显示用网线，操作台供电线缆，按钮连接线缆等。

如图4所示，主控柜器件布局，采用两列+四行线槽方式，为了方便维修柜内器件，柜体设计成前后开门方式较为合理，此时工控机和器件安装板放置在两侧，工控机放置在前门，器件安装板放置在后门。

如图3所示，器件安装板上，多个断路器和信号端子板安装在上一行；总进线端子1、多个接触器、多个DC电源安装在中间一层；互感器、进出线端子2和功率端子板安装在下一行。左侧线槽主要放置交流功率线缆，右侧线槽主要放置直流信号线缆；

总电源从柜体总电源插座进入，经过进线端子1、断路器1、接触器1，并穿进互感器，到达3相端子台，为主控柜整机提供电源；接触器1输入端的A相和接触器1的线圈触点连接到功率端子板，实现主控柜整机的延时上电/断电功能；

总电源的零线和地线分别接入到对应的端子台，分给其它外设连接。

机器人控制柜电源从机器人控制柜柜体插座引出，从3相端子台分出后，经断路器2、接触器2、端子2连接到机器人的电源插座上；接触器2输入端的A相和接触器2的线圈触点连接到功率端子板，实现机器人控制柜的延时上电/断电功能；地线从地线端子台上引出，连接到机器人插座。

焊接电源的电源从柜体焊接电源插座引出，3相从端子台分出后，经断路器3、接触器3、端子2连接到焊接电源的电源插座上；接触器3输入端的A相和接触器3的线圈触点连接到功率端子板，实现焊接电源的延时上电/断电功能；地线从地线端子台上引出，连接到焊接电源插座。

工控机的电源从端子台分出后，经断路器4、接触器4连接到功率端子板；接触器4输入端的A相和接触器4的线圈触点连接到功率端子板，实现工控机的延时上电/断电功能；地线从地线端子台上引出，连接到功率端子板。

外部油泵、水箱及烟尘处理器的供电，直接从功率端子板取电，从电源插座引出。电力监测仪表、柜内风扇、柜内照明及柜门开关直接连接到功率端子板上。通过工控机内部扩展POE 网卡和IO板卡，与外设进行通信；通过KVM延长器（发射端），可以将工控机的显示画面远传到操作台的触摸屏上，同时可以接收键鼠信息、触摸屏信号、外部优盘信息。

优选的，功率端子板如图5所示，板子上侧双排端子1连接至断路器1、接触器1、接触器2、接触器3的辅助触点和线圈等，板子下侧双排端子2连接油泵、照明、烟尘处理器等，DB1插座连接上电/断电按钮，DB2插座为信号端子板连接插座，DB3插座为操作台供电插座。KT1-KT7为控制主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机上电顺序延时的时间继电器，以上插座可改变位置及其他端子形式，并不局限于本实施例的表现形式。

信号端子板如图6所示，DB1和DB3为两路焊缝传感器连接插座，DB2和DB4为两路机器人安全IO连接插座，DB3和DB6为两路全局相机供电插座，DB5和DB10为两路地轨编码器信号插座，端子用于连接三色报警灯，DB8为连接控制类按钮信号插座，DB11为连接功率端子板插座，DB2为备用IO信号插座，DB13为保护气信号插座，DB14为光电限位+光幕信号插座，网口为温度传感器连接插座，以上插座可改变位置及其他端子形式，并不局限于本实施例的表现形式。

如图2所示，操作台内设计有转接板，转接板上设置有DB1线缆接口、按钮信号接口、DB2线缆接口、DB3线缆接口、KVM接收器，通过转接板以DB1线缆接口连接至主控柜内部48VDC电源，面板按钮通过按钮信号接口连接汇总至转接板端子，通过转接板以DB2线缆接口传递功率类按钮信号至主控柜内部，通过转接板以DB3线缆接口传递控制类信号至主控柜内部。同时转接板设计有安装孔，可固定KVM接收器，KVM接收器连接至扩展串口USB1和USB2，该串口用于连接外部无线设备和数据交互。

如图7所示，特别的对于系统的上电/断电，本系统采取智能的上电/断电方法，通过时间继电器实现主控柜整机、工控机、机器人控制柜、焊接电源的延时顺序上电/断电包括步骤1主控柜整机上电按钮按下，步骤2延时5秒后工控机上电，步骤3延时5秒机器人控制柜上电，步骤4延时5秒焊接电源上电，步骤5当集控柜操作系统关机，延时2秒主控柜整机自动断电。本实用新型的上电/断电延时时间可根据系统功率做适当调整，不局限于固定时间，实现方式不限于硬件延时，软件延时同样可实现该功能，以实现主控柜整机大功率负载的顺序延时上电，降低大功率负载上电瞬间对电网的影响。

主控柜整机上电/断电硬件原理如图8所示，步骤1上电时，按下系统主控柜整机上电按钮，上电按钮常开触点闭合瞬间，接触器1线圈带电且接触器1常开辅助触点闭合，则当上电按钮松开后接触器1线圈仍带电，此时接触器处于常通状态，三相电传递到三相端子台1上；断电时，按下系统断电按钮，断电按钮常闭触点断开瞬间接触器1线圈掉电且接触器1常开辅助触点断开，此时接触器1处于断开状态，三相电只能传递到接触器1前端。

步骤5主控柜整机断电时，当直流24V电源接通至通电延时继电器线圈，延时2秒后，通电延时继电器的常闭触点断开瞬间，接触器1线圈掉电，以实现系统自动延时断电的功能。

步骤2、步骤3、步骤4上电时控制方法相同，此处仅描述步骤3机器人控制柜上电硬件原理如图9所示，按下机器人电源上电按钮，上电按钮常开触点闭合瞬间接触器2线圈带电且接触器2常开辅助触点闭合，则当上电按钮松开后接触器2线圈仍带电，此时接触器处于常通状态，三相电传递到机器人控制柜进线端子上；断电时，按下机器人电源断电按钮，断电按钮常闭触点断开瞬间、焊接电源接触器2线圈掉电且接触器2常开辅助触点断开，此时接触器处于断开状态，三相电只能传递到接触器2前端。同时回路中并联两个通电延时继电器，一个继电器接其常开触点，一个继电器接其常闭触点，可以保证在断路器2上三相电到来的瞬间可以自动延时5秒后为机器人控制柜提供电源，以实现机器人自动上电的功能；机器人上电后，再延时2秒，将控制焊接电源上/断电权限交给实体按钮。

本实用新型集控系统中控制方法均为现有的控制方法，且仅是电信号的传输流程，没有新的人为控制的逻辑。

Claims (9)

1.一种用于智能焊接的集控系统，其特征在于，包括操作台、主控柜和与主控柜连接的外部线缆及设备，所述主控柜安装于运动平台上，主控柜的柜体内部中设置有工控机和器件安装板，器件安装板上设置有断路器、接触器、信号端子板和功率端子板，功率端子板上设置继电器，断路器、接触器、继电器连接用于完成对主控柜整机、机器人控制柜、焊接电源、工控机的延时顺序上电/断电控制，并提供外部设备的连接接口；信号端子板上设置有DB1~DB14插座、网口、端子，DB1~DB14插座用于实现与外部设备的连接，网口用于与温度传感器连接，端子用于与报警灯连接；

操作台放置在运动平台之外，操作台的柜体内部设置转接板，操作台通过转接板与主控柜电连接实现供电及控制信号传输功能。

2.根据权利要求1所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，器件安装板中，第一行设置有多个断路器和信号端子板；第二行设置有总进线端子1、多个接触器、多个DC电源；第三行设置有一个互感器、一个进出线端子2和一个功率端子板，左侧线槽用于放置交流功率线缆，右侧用于放置直流信号线缆。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，所述功率端子板上还包括双排端子1、双排端子2、DB1~3插座，所述双排端子1用于连接接触器的辅助触点和线圈，双排端子2用于与外部油泵、水箱、烟尘处理器、电力监测仪表、柜内风扇、柜内照明连接，DB1~3插座用于传递控制信号及为操作台设备供电。

4.根据权利要求2所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，主控柜的柜体本体上设置有柜体总电源插座，总电源经柜体电源插座、总进线端子1、断路器1、接触器1、互感器、3相端子台为主控柜整机提供电源；

接触器1输入端的A相和接触器1的线圈触点与功率端子板连接用于实现主控柜整机的上电断电。

5.根据权利要求4所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，总电源从3相端子台分出，经断路器2、接触器2、进出线端子2、机器人电源插座为机器人供电；

接触器2输入端的A相和接触器2的线圈触点与功率端子板连接用于为机器人上电/断电。

6.根据权利要求5所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，总电源从3相端子台分出，经断路器3、接触器3、进出线端子2、焊接电源插座为焊接电源供电；

接触器3输入端的A相和接触器3的线圈触点与功率端子板连接，用于为焊接电源上电/断电。

7.根据权利要求6所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，总电源从3相端子台分出，经断路器4、接触器4与功率端子板为工控机供电；

接触器4输入端的A相和接触器4的线圈触点与功率端子板连接用于为工控机上电/断电。

8.根据权利要求1所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，操作台的柜体本体上设置有键鼠、触摸屏、上电/断电按钮、控制按钮以及转接板，转接板上设置有DB1线缆接口、按钮信号接口、DB2线缆接口、DB3线缆接口、KVM接收器，其中，DB1线缆接口用于连接主控柜内部电源，按钮信号接口用于将面板按钮连接汇总，DB2线缆接口用于将功率类按钮信号传递至主控柜内部，DB3线缆接口用于将控制类信号传输至主控柜内部，KVM接收器用于与扩展串口USB1和USB2连接，所述串口用于连接外部无线设备和数据交互，工控机内部扩展POE网卡和IO板卡用于与外设进行通信，KVM延长器用于将工控机的显示画面传输至KVM接收器显示在操作台的触摸屏上，同时可以接收键鼠信息、触摸屏信号、外部优盘信息。

9.根据权利要求1所述的一种智能焊接的集控系统，其特征在于，主控柜本体设置为前后开门结构，所述工控机放置在前门，器件安装板放置在后门。