WO2014071858A1 - 一种搬运天车控制系统 - Google Patents

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WO2014071858A1 PCT/CN2013/086704 CN2013086704W WO2014071858A1 WO 2014071858 A1 WO2014071858 A1 WO 2014071858A1 CN 2013086704 W CN2013086704 W CN 2013086704W WO 2014071858 A1 WO2014071858 A1 WO 2014071858A1
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control system
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axis analog
communication
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刘一恒
徐方
曲道奎
李学威
褚明杰
陈睿
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沈阳新松机器人自动化股份有限公司
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Definitions

  • the invention relates to the technical field of automatic operation control, in particular to a handling crane control system.
  • the clean moving crane control system of the existing liquid crystal panel factory is mainly a programmable logic controller.
  • the medium-sized PLC consists of a power module, a CPU module, a digital input module, a digital output module, a position control module, a communication module, an analog input module, and an analog output module.
  • Each module needs to be installed in-line through a PLC dedicated backplane. .
  • All modules add up to dimensions of 360 mm X 100 mm X 150 mm (length X width X height), which is very space consuming.
  • the programming languages commonly supported by medium-sized PLCs are ladder diagrams, structured text, statement tables, flowcharts, and function block diagrams.
  • structured text is closer to the standard C language and has the highest flexibility. It is easier to implement basic logic control and simple algorithms, but it is more difficult to implement complex algorithms, and the coding complexity is also Very high.
  • communication module expansion is required. For example, Ethernet and serial ports need to add corresponding communication modules to support the corresponding communication protocols. This has a significant increase in volume and cost for the entire control system.
  • the object of the present invention is to solve the above problems, and provide a moving crane control system, which includes a PC104 board, a communication adapter board, an I/O board, and a motion axis analog quantity control board;
  • the communication adapter board integrates a communication function and an interface.
  • the communication adapter board connects the I/O board and the motion axis analog quantity control board.
  • the control system includes at least one motion axis analog quantity control panel, and the number of the motion axis analog quantity control board is expanded according to an increase in the number of axes; when the number of motion axes is two axes
  • the control system includes two motion axis analog quantity control boards.
  • the I/O board and the motion axis analog control bit control board are bridged with the 104 bus of the PC104 board.
  • the embedded Linux operating system is run on the PC 104 board.
  • control system is a liquid crystal panel industry clean moving crane control system, an automotive industry monorail handling crane control system or a semiconductor industry wafer handling patio truck control system.
  • the invention has the beneficial effects that the control system effectively reduces the volume, saves the cost, and supports multiple communication protocols on the basis of increasing the operation speed.
  • FIG. 1 is a structural block diagram of a clean moving overhead crane control system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of application of the control system in a clean moving overhead crane system according to an embodiment of the present invention.
  • the markings in the figure indicate:
  • the embodiment of the invention is a control system for an airborne vehicle designed on the basis of the mechanical configuration and functional requirements of the airborne clean transportation vehicle in the existing liquid crystal panel factory, and the control system is based on improving the operation speed. , effectively reducing the size, saving costs, and supporting multiple communication protocols.
  • the following description will be made with reference to the drawings.
  • a clean handling crane control system including embedded PC104 board 1, communication adapter board
  • FIG. 1 is a schematic view of the application of the control system shown in Figure 1 in a clean handling crane system.
  • the clean handling crane control system of the present embodiment uses the embedded PC104 board 1, the communication adapter board 2, the I/O board 3, the two-axis analog quantity control board 34 and the two-axis analog quantity control board b5 to form a complete set.
  • the control system is connected to the I/O board 3, the two-axis analog quantity control board a4, the two-axis analog quantity control board b5 and the communication adapter board 2 via the CAN bus.
  • the embedded Linux operating system is run on the embedded PC104 board 1, and the control software for the crane is developed in the embedded Linux environment.
  • the communication adapter board 2 functions to connect the I/O board 3, the two-axis analog quantity control board a4, and the two-axis analog quantity control board b5.
  • the I/O board 3, the two-axis analog quantity control board a4 and the two-axis analog quantity control board b5 are bridged with the 104 bus of the embedded PC104 board 1, thereby making this Several boards form a complete control system with position control, digital input detection, digital output control, serial communication, Ethernet communication and other functions.
  • the embodiment of the present invention uses an embedded PC104 board 1, a communication adapter board 2, an I/O board 3, a two-axis analog quantity control position board a4, and a two-axis analog quantity control board b5 to form a complete control system,
  • this design greatly reduces the size of the entire control system.
  • various communication functions and interfaces are integrated into one communication adapter board 2, which solves various types of cranes.
  • the volume is reduced while ensuring the control performance, and the expansion performance is similar to that of the medium-sized PLC, which can be expanded according to the increase of the number of axes.
  • the two axes are taken as an example, so the motion axis analog control position control board is provided with two pieces.
  • the invention can be used not only in the liquid crystal panel factory handling crane of the above embodiment, but also in the automotive industry EMS (monorail handling crane system) and the semiconductor industry wafer handling overhead vehicle (Overhead Hoist Transporter, 0HT). On the control system. Different applications in different industries, only need to select the corresponding high-power servo driver or low-power servo driver according to the size of the load, the operation is simple and convenient.

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Abstract

一种搬运天车控制系统，包括PC104板（1）、通信转接板（2）、I/O板（3）和运动轴模拟量控制位控板（4、5）。通过CAN总线连接I/O板（3）、运动轴模拟量控制位控板（4、5）和通信转接板（2）。通信转接板（2）整合通信功能和接口。该控制系统在提高运算速度的基础上，有效地减小了体积，节省了成本，且支持多种通信协议。

Description

一种搬运天车控制系统
技术领域
本发明涉及自动化运行控制技术领域， 尤其涉及一种搬运天车控制系统。
背景技术
现有的液晶面板工厂的洁净搬运天车控制系统主要为可编程逻辑控制器
( Programmable Logic Controller, PLC), 其缺点是： 体积大、 重量重、 各类通信协议 扩展不方便、无法做高级算法运算。 洁净搬运天车的控制系统要求实时性好、可编程 能力强， 所以通常选用中型 PLC作为控制系统。 中型 PLC由电源模块、 CPU模块、 数 字量输入模块、 数字量输出模块、 位控模块、 通信模块、 模拟量输入模块和模拟量输 出模块组成， 各模块之间需要通过 PLC专用背板进行直列安装。通常所有模块加起来 的尺寸可以达到 360毫米 X 100毫米 X 150毫米 （长 X宽 X高）， 非常占空间。 中型 PLC通常支持的编程语言为梯形图、 结构化文本、 语句表、 流程图和功能块图等。 就 编程灵活性而言， 结构化文本和标准 C语言较接近， 灵活性最高， 实现基本的逻辑控 制和简单的算法比较容易，但是如果要实现复杂的算法就比较困难， 而且编码的复杂 度也很高。 中型 PLC与其他系统进行通信时需要进行通信模块扩展， 比如以太网、 串 口都需要另外增加相应的通信模块来实现对相应的通信协议的支持。这对于整个控制 系统而言， 体积和成本又有很大的增加。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题， 提供一种搬运天车控制系统， 所述控制系 统包括 PC104板、 通信转接板、 I/O板和运动轴模拟量控制位控板； 通过 CAN总线连 接所述 I/O板、 所述运动轴模拟量控制位控板和所述通信转接板； 所述通信转接板整 合通信功能和接口。
优选地， 所述通信转接板连接所述 I/O板和所述运动轴模拟量控制位控板。 优选地，所述控制系统包括至少一块运动轴模拟量控制位控板， 所述运动轴模拟 量控制位控板的个数根据轴数增加而进行扩展； 当所述运动轴数为二轴时， 所述控制 系统包括两块运动轴模拟量控制位控板。
优选地，所述 I/O板和所述运动轴模拟量控制位控板与 PC104板的 104总线桥接。 优选地， 在所述 PC104板上运行嵌入式 Linux操作系统。
优选地，所述控制系统为液晶面板行业洁净搬运天车控制系统、汽车行业单轨搬 运天车控制系统或者半导体行业晶圆搬运的天井式搬运车控制系统。 本发明的有益效果是：该控制系统在提高运算速度的基础上，有效地减小了体积， 节省了成本， 且支持多种通信协议。
附图说明
图 1为本发明实施例提供的洁净搬运天车控制系统结构框图；
图 2为本发明实施例提供的该控制系统在洁净搬运天车系统中的应用示意图。 附图中的标记说明：
1、 嵌入式 PC104板，
2、 通信转接板，
3、 I/O板，
4、 二轴模拟量控制位控板 a，
5、 二轴模拟量控制位控板 b。
具体实 式
为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本 发明， 并不用于限定本发明。
本发明实施例是在现有的液晶面板工厂中的空中洁净搬运车的机械构型和功能 需求的基础上设计的一款针对空中搬运车的控制系统，该控制系统在提高运算速度的 基础上， 有效地减小了体积， 节省了成本， 且支持多种通信协议。 下面结合附图进行 说明。
如图 1所示， 一种洁净搬运天车控制系统， 包括嵌入式 PC104板 1、 通信转接板
2、 I/O板 3、 二轴模拟量控制位控板 a4、 二轴模拟量控制位控板 b5和伺服驱动器、 传感器（图中未示出）等。 图 2为图 1所示的控制系统在洁净搬运天车系统中的应用 示意图。
本实施例的洁净搬运天车控制系统利用嵌入式 PC104板 1、 通信转接板 2、 I/O 板 3、 二轴模拟量控制位控板 34和二轴模拟量控制位控板 b5组成整套控制系统， 通 过 CAN总线连接 I/O板 3、 二轴模拟量控制位控板 a4、 二轴模拟量控制位控板 b5和 通信转接板 2。 在嵌入式 PC104板 1上运行嵌入式 Linux操作系统， 在嵌入式 Linux 环境下开发适用于天车的控制软件。 通信转接板 2的作用是连接 I/O板 3、 二轴模拟 量控制位控板 a4和二轴模拟量控制位控板 b5。 把 I/O板 3、 二轴模拟量控制位控板 a4和二轴模拟量控制位控板 b5与嵌入式 PC104板 1的 104总线进行桥接，从而使这 几块板组成一整套控制系统， 该控制系统具有位置控制、数字量输入检测、数字量输 出控制、 串行通信、 以太网通信等功能。
本发明实施例由于使用嵌入式 PC104板 1、 通信转接板 2、 I/O板 3、 二轴模拟量 控制位控板 a4和二轴模拟量控制位控板 b5组合成整套控制系统， 相对于中型 PLC, 这样的设计极大的减小了整个控制系统的体积。此外， 把各类通信功能和接口 （如位 置控制、 数字量输入检测、 数字量输出控制、 串行通信、 以太网通信等）整合到一块 通信转接板 2上， 解决了天车上各类通信协议较多的问题， 不需要像中型 PLC通过增 加通信模块来扩展通信， 既节省了成本又减小了体积。通过二轴模拟量控制位控板取 代中型 PLC的位控模块， 在保证控制性能的同时又减小了体积， 在扩展性能上与中型 PLC—样， 可以根据轴数增加而进行扩展。 本实施例是以二轴为例， 所以运动轴模拟 量控制位控板设有两块。
本发明除可用于上述实施例的液晶面板工厂搬运天车外，还可用于汽车行业 EMS (单轨搬运天车系统） 上和半导体行业晶圆搬运的天井式搬运车 （Overhead Hoist Transporter, 0HT) 的控制系统上。 在不同行业的应用不同， 只需要根据负载的大小 选择相应的大功率伺服驱动器或者小功率伺服驱动器即可， 操作简单方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之 内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种搬运天车控制系统， 其特征在于： 所述控制系统包括 PC104板、 通 信转接板、 I/O板和运动轴模拟量控制位控板； 通过 CAN总线连接所述 I/O板、 所述 运动轴模拟量控制位控板和所述通信转接板； 所述通信转接板整合通信功能和接口。
2、 如权利要求 1所述的控制系统， 其特征在于： 所述通信转接板连接所述
I/O板和所述运动轴模拟量控制位控板。
3、 如权利要求 1所述的控制系统， 其特征在于： 所述控制系统包括至少一 块运动轴模拟量控制位控板，所述运动轴模拟量控制位控板的个数根据轴数增加而进 行扩展；当所述运动轴数为二轴时，所述控制系统包括两块运动轴模拟量控制位控板。
4、 如权利要求 1所述的控制系统，其特征在于：所述 I/O板和所述运动轴模 拟量控制位控板与 PC104板的 104总线桥接。
5、 如权利要求 1所述的控制系统， 其特征在于： 在所述 PC104板上运行嵌 入式 Linux操作系统。
6、 如权利要求 1所述的控制系统， 其特征在于： 所述控制系统为液晶面板 行业洁净搬运天车控制系统、汽车行业单轨搬运天车控制系统或者半导体行业晶圆搬 运的天井式搬运车控制系统。
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