一种PC生产线提拉式码垛机自运行动控制系统的制作方法

一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统
技术领域
1.本技术涉及机械设备控制设计新一代信息技术领域，尤其是涉及一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统。


背景技术：

2.pc生产线是由多种设备组成的，完整的构件生产系统，包括中控系统、流控系统、摆渡车、布料机、送料机、振动台、养护窑、码垛机等。其中码垛机是最核心的设备，码垛机高效、稳定的运行是保证产线批量生产的关键要素。由于码垛机的吨位、体量比较大，在运行过程中出现差错会造成自身设备的损坏，甚至伤及人员，造成长时间停工维修；另外在现有养护窑构件排布过程中，通常会出现同一批构件无法安置于同一排/列的养护区域的情况，给后期统一运输带来不便。


技术实现要素：

3.为了解决以上技术问题，本技术提供了一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统。
4.本技术的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统，包括控制系统、提拉码垛系统、养护系统和io扩展模块；所述控制系统包括中控系统和/或人机交互界面；所述提拉码垛系统包括plc码垛机控制器、cpu-2和提拉码垛机；所述养护系统包括cpu-1和多个养护窑；所述中控系统和/或人机交互界面通过以太网交换机与提拉码垛系统的plc码垛机控制器通信连接；所述plc码垛机控制器和提拉码垛系统的cpu-2以及养护系统的cpu-1通信连接；所述plc码垛机控制器发动作指令至提拉码垛系统的cpu-1和养护系统的cpu-2，同时通过通信采集提拉码垛机的数据和采集养护窑数据；所述io扩展模块与以太网交换机通信连接。
5.进一步地，采集的提拉码垛机数据包括：行走位置、提升位置、限位开光状态、电机运行信号、故障信号；采集养护窑数据包括：各个窑位是否存入构件，构件存入时间，构件养护时间，空闲窑位数据和已养护完成窑位数据。
6.一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制方法，包括利用上述pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统进行养护系统的位置设定、自动存取控制；控制系统向plc码垛机控制器下发操作程序；plc码垛机控制器将指令发送至cpu-2和cpu-1，cpu-1计算养护系统位置坐标；cpu-2通过pn通信控制伺服系统，同时接收伺服系统的反馈信号、实时位置x、故障信号；cpu-2通过数字扩展模块控制卷扬系统和cpu-2接收来自卷扬系统的故障信号、编
码器数据和电流信号。
7.进一步地，所述养护系统的位置设定为：左窑：（1、x1、y1）、（1、x2、y1）、（1、x3、y1）、（1、x4、y1）、（1、x5、y1）......至x10列...（1、x1、y10）、（1、x2、y10）、（1、x3、y10）、（1、x4、y10）、（1、x5、y10）...至y10层；右窑： （2、x1、y1）、（2、x2、y1）、（2、x3、y1）、（2、x4、y1）、（2、x5、y1），...至x10列...（2、x1、y10）、（2、x2、y10）、（2、x3、y10）、（2、x4、y10）、（2、x5、y10）...至y10层；所述自动存取控制过程为：plc码垛机控制器控制自动存取，cpu-1选择模台通道号和窑位并反馈给plc码垛机控制器，plc码垛机控制器将模台通道号和窑位发送给cpu-2；cpu-2控制提拉码垛机完成存取操作。
8.进一步地，提拉式码垛机自运行动控制方法还包括倒仓控制，所述倒仓控制控制过程为：cpu-1根据判断选择有需要倒仓的模台仓位后确认指令，将窑位信息反馈至plc提拉码垛控制器，plc提拉码垛控制器接收信号后下发至cpu2，控制提拉码垛机取出需要倒仓的模台，进入等待选择补位状态；随后cpu-1根据判断选择补位模台仓并确认指令，将补位模台仓信息反馈至plc提拉码垛机控制器，plc提拉码垛控制器接收信号后下发至cpu-2，cpu-2控制提拉码垛机将模台存入补位模台仓完成仓位调整；完成一次倒仓。
9.进一步地，所述补位模台仓为已完成养护的模台仓和空闲模台仓；倒仓控制具体为：中控系统首先判断养护系统的养护窑内是否有构件已完成养护，若某仓位存在某已完成养护的部件，提拉码垛机行走至待取出仓位处，自动启动取出指令；若某仓位不存在某已完成养护的部件，中控系统再判断是否窑内有空闲仓位，若有空闲仓位，plc提拉码垛控制器接收空闲仓位信号后下发至cpu2，控制提拉码垛机行走至待存入空闲仓位处，启动存入指令；若没有空闲仓位，则提拉码垛机进入待机状态，暂停执行任务，直到cpu-1检测到新的补位模台仓信号重新启动倒仓模式。
10.进一步地，自动存取控制过程中，所述提拉码垛机的主体负责横向行走，根据指令到达唯一的x位置；卷扬系统负责纵向提升，根据cpu-2指令把提拉码垛机的提升架提升至唯一的y位置；根据plc提拉码垛控制器收到的坐标，在横向x、纵向y到达指定位置后，提拉码垛机提升架上的抬门系统开启一侧的窑门，推拉杆、构件驱动轮把构件送入或者取出。
11.进一步地，所述自动运行控制过程为：提拉码垛机横向行走、纵向行走开始动作，去cpu-1选择的通道，层到位后且列到位稳定4秒，通道检测到有模台，模台自动进入提升架，感应到减速限位减速，感应到停止位停止；提拉码垛机横向、纵向执行去目标仓位，列到位且层到位，养护窑的提升门开门，提升门检测到一个上限停止，驱动转动，出模台的第三个限位检测不到模台后6秒或者模台检测限位都检测不到模台后，推杆翻转90
°
，推出，感应到推出限位后稳定1秒，收回，回到原点停止，推杆翻转0
°
，同时门下降，感应到一个下限位停止，一个流程完成。
12.进一步地，所述横向行走控制过程为：启动-中速-高速-到达目标位减速区-中速-低速-到达目标停止区-停止；停止后cpu-1根据实际编码器数据与设定的目标值对比 检测列定位限位判断是否“列到位”。
13.进一步地，所述纵向行走控制过程为：启动-低速-支撑收回区间-支撑收回-高速-到达目标位减速区-低速-支撑伸出区间-支撑伸出-低速-下降-到达目标停止区-停止；停止后cpu-1根据实际编码器数据与设定的目标值对比 层检测定位限位判断是否“层到位”。
14.进一步地，还配置保护系统，满足保护条件时plc发出执行命令给执行元件，不满足保护条件时plc中止执行命令，待故障解除后继续执行；所述保护系统包括提升保护、横向行走保护、提升门动作保护、推杆动作保护。
15.综上所述，本技术具有如下有益效果：1、本技术提拉码垛系统通过plc精准的编辑运行程序和保护措施，既保证了高节拍生产，又能防护到位，减少不必要的损失。
16.2、本技术的调试模式能够在初期方便工程师调试，后期方便维修人员操作设备，倒仓模式能够在特殊情况下需要把一个窑位的构件取出，存入到另一个窑位，优化窑内仓位排布；手动模式能够在保护程序的允许动作范围内可操作设备，完成某项工作，多种模式协同完成码垛机自动运行工作。
附图说明
17.图1为本技术控制系统图；图2为本技术中空控制流程图；图3为本技术养护系统仓位图。
具体实施方式
18.以下结合附图1-3对本技术进行进一步的详细说明。提拉码垛机机械组成部分：由大车主体和提升架组成；大车主体脑壳主控制柜、卷扬电机、编码器、行走电机、上极限、下级限、前极限、后极限、上下对射开关等。提升架包括分控制柜、构件行走电机、推拉杆、翻转电机、左右提升门电机、各种限位开关等，在此对机械结构不做赘述。
19.电气控制系统由中央主控电脑、上位控制软件、plc、人机交互界面、编码器、变频器、伺服系统、光电开关、电器执行元件等组成。主控制柜与分控制柜通过网线连接，cpu通过profinet通信把指令下发给io模块，io模块通过profinet通信实时反馈当前信号状态。
20.如图1-3所示，一种pc生产线提拉式码垛机自运行动控制系统，包括控制系统、提拉码垛系统、养护系统和io扩展模块；所述控制系统包括中控系统和/或人机交互界面；所述提拉码垛系统包括plc码垛机控制器、cpu-2和提拉码垛机；所述养护系统包括cpu-1和多个养护窑；所述中控系统和/或人机交互界面通过以太网交换机与提拉码垛系统的plc码垛机控制器通信连接；所述plc码垛机控制器和提拉码垛系统的cpu-2以及养护系统的cpu-1通信连接；所述plc码垛机控制器发坐标数据和动作指令至提拉码垛系统的cpu-1和养护系统的cpu-2，同时通过通信采集提拉码垛机的数据和采集养护窑数据；所述io扩展模块与以太网交换机通信连接；中控系统通过以太网通信整体控制，实现无人干预自动运行模式；所述中控系统通过以太网与提拉码垛系统的cpu-2和养护系统的cpu-1进行通讯；
中控系统发坐标数据和动作指令至cpu-1和cpu-2；同时通过通信采集提拉码垛机的数据和采集养护窑数据；采集的提拉码垛机数据包括：行走位置、提升位置、限位开光状态、电机运行信号、故障信号；采集养护窑数据包括：各个窑位是否存入构件，构件存入时间，构件养护时间，空闲窑位数据和已养护完成窑位数据；cpu主控 远程io扩展控制，实现码垛机主体与提升架的控制，cpu通过profinet通信与io设备实现连接；人机交互系统通过pn协议与提拉码垛系统通信，提拉码垛系统通过profinet通信与io扩展模块设备实现连接；控制系统向plc码垛机控制器下发操作程序；plc码垛机控制器将指令发送至cpu-1，cpu-1通过pn通信控制伺服系统，同时接收伺服系统的反馈信号、实时位置x、故障信号；提拉码垛系统通过plc计算养护系统位置坐标；提拉码垛系统通过数字扩展模块控制卷扬系统和cpu-2接收来自卷扬系统的故障信号、编码器数据和电流信号。
21.所述养护系统的位置设定为：（数字1或2、x、y） 1代表左窑坐标、2代表右窑坐标、x代表横向坐标、x后面的数字代表第几列，y代表纵向坐标、y后面的数字代表第几层：左窑：（1、x1、y1）、（1、x2、y1）、（1、x3、y1）、（1、x4、y1）、（1、x5、y1）......至x10列...（1、x1、y10）、（1、x2、y10）、（1、x3、y10）、（1、x4、y10）、（1、x5、y10）...至y10层；右窑： （2、x1、y1）、（2、x2、y1）、（2、x3、y1）、（2、x4、y1）、（2、x5、y1），...至x10列...（2、x1、y10）、（2、x2、y10）、（2、x3、y10）、（2、x4、y10）、（2、x5、y10）...至y10层。
22.如图2所示，所示中控系统原理为：中控系统由中央控制器统一控制，中控系统通过以太网通信采集养护窑各个位置是否有构件，养护是否完成等信息；根据所采集的信息，把养护完成的窑位坐标（数字、x、y）和启动指令，通过以太网通信下发给提拉码垛机cpu-2，提拉码垛机根据接收到的指令，自行取出养护完成的构件。中控系统根据采集的信息：养护窑内没有养护完成的构件，且有空闲窑位。中控系统同通过以太网通信把相应的坐标和启动指令下发给提拉码垛机cpu-2，码垛机得到指令后自行把产线上的构件存入养护窑位。
23.所述提拉码垛系统的主体负责横向行走，根据指令到达唯一的x位置；所述卷扬系统负责纵向提升，根据指令把提升架提升至唯一的y位置；根据触摸屏发送的坐标（1代表左窑坐标、2代表右窑坐标、x代表横向坐标、x后面的数字代表第几列，y代表纵向坐标、y后面的数字代表第几层），在横向x、纵向y到达指定位置后，提拉码垛系统提升架上的抬门系统开启一侧的窑门，推拉杆、构件驱动轮把构件送入或者取出。
24.所示人机交互系统具体为：（1）首先根据产线需求预设控制参数；（2）定存取控制：存模台：选择模台通道号，选择窑位并存入，确认后开启自动运行；被选的仓有模台或者已被禁用，则禁止确认，无法执行下一步。
25.（3）自动运行：提拉码垛机横向行走、纵向行走开始动作，去cpu-1选择的通道，层到位后且列到位稳定4秒，通道检测到有模台，模台自动进入提升架，感应到减速限位减速，感应到停止位
停止；提拉码垛机横向、纵向执行去目标仓位，列到位低于二层时稳定4秒且层到位，提升门开门，根据仓号判断左右，提升门检测到一个上限停止，驱动转动，出模台的第三个限位检测不到模台后6秒或者模台检测限位都检测不到模台后，推杆翻转90
°
，推出，感应到推出限位后稳定1秒，收回，回到原点停止，推杆翻转0
°
，同时门下降，感应到一个下限位停止，一个流程完成。
26.（4）取模台：选择模台通道号，选择窑位并取出，确认自动运行。
27.（5）自动运行：横向、纵向开始动作，去选择的仓位，层到位后 列到位，低于二层时稳定4秒，提升门开门，根据仓号判断左右，提升门感应到一个上限停止，推杆推出，根据仓号判断左右，到勾取位后停止，翻转90
°
，收回，同时驱动转动，根据仓号判断左右，收回到原点停止，推杆翻转0
°
，提升架进模台的第二个限位检测到模台后5秒，若翻转检测不到0
°
，驱动轮停止转动。
28.模台前进到提架减速位时，驱动降为低速，检测到停止位后驱动停止转动。
29.门下降，感应到一个下限位停止。
30.横向、纵向开始动作，根据选择的通道号，判断要去的列位置，层到位后 列到位稳定4秒，流出的通道位检测到无模台，驱动轮转动，模台流出，流出通道检测到模台后停止，一个流程完成。
31.（6）横向行走：所述横向行走控制过程为：启动-中速-高速-到达目标位减速区-中速-低速-到达目标停止区-停止；停止后根据实际编码器数据与设定的目标值对比 检测列定位限位判断是否“列到位”。
32.（7）纵向行走：所述纵向行走控制过程为：启动-低速-支撑收回区间-支撑收回-高速-到达目标位减速区-低速-支撑伸出区间-支撑伸出-低速-下降-到达目标停止区-停止；停止后根据实际编码器数据与设定的目标值对比 层检测定位限位判断是否“层到位”。
33.（8）倒仓操作：选择有模台仓-取出仓位-确认；选择无模台仓-点击-存入仓位-确认；确认执行-执行倒仓。
34.在某些特殊情况下，会进行倒仓操作，当同一批次多个构件需进入养护窑养护时，窑内空余仓位可能出现散乱分布的情况，前期多批次构件分别取出造成的空余仓位分布在窑内不同位置，给构件的统一养护和养护完成后的运输带来不便，此时需要在养护窑内执行倒仓模式，将空余仓位集中于某一列，便于后续构件统一养护，使窑内仓位排布更加合理。倒仓模式过程如下：cpu-1根据判断选择有需要倒仓的模台仓位后确认指令，将窑位信息反馈至plc提拉码垛控制器，plc提拉码垛控制器接收信号后下发至cpu2，控制提拉码垛机取出需要倒仓的模台，进入等待选择补位状态；随后cpu-1根据判断选择补位模台仓并确认指令，将补位模台仓信息反馈至plc提拉码垛机控制器，plc提拉码垛控制器接收信号后下发至cpu-2，cpu-2控制提拉码垛机将模台存入补位模台仓完成仓位调整；完成一次倒仓。
35.如图2-3所示，为本技术的控制流程图及养护系统仓位分布图：中控系统首先判断养护系统的养护窑内是否有构件已完成养护，若某仓位存在某已完成养护的部件，提拉码垛机行走至待取出仓位处，自动启动取出指令；若某仓位不存在某已完成养护的部件，中控系统再判断是否窑内有空闲仓位，若有空闲仓位，plc提拉码垛控制器接收仓位信号后下发至cpu-2，控制提拉码垛机行走至待存入仓位处，启动存入指令；若没有空闲仓位，则提拉码垛机进入待机状态，暂停执行任务，直到中控系统检测到新的仓位信号重新启动倒仓模式。
36.本技术控制系统还配置保护系统，满足保护条件时plc发出执行命令给执行元件，不满足保护条件时plc中止执行命令，待故障解除后继续执行；所述保护系统包括提升保护、横向行走保护、提升门动作保护、推杆动作保护。
37.a. 提升保护：运行电流小于设定值，支撑全伸到位或全收到位，提升门在下限位，推杆在原点，提升实时数据在卷扬编码器设定的数值上下极限 行程开关上下极限，模台检测就位正常或无模台，支撑杆伸出时未在编码器设定的禁止提升区域，满足上述条件卷扬可执行提升或下降动作。
38.b.横向行走：提升门在下限位，推杆在原点，行走编码器设定的数值前后极限 行程开关前后极限，模台检测就位正常或无模台，满足上述条件，码垛机大车可执行前进、后退动作。
39.c.提升门动作：列检测限位 行走编码器数值区间，层检测限位 卷扬编码器数值区间，推杆在原点，模台检测就位正常或无模台，满足上述条件提升门可正常执行动作。
40.d.推杆动作：列检测限位 行走编码器数值区间，层检测限位 卷扬编码器数值区间；推杆在原点开始动作时，左推、左收时左提升门在上限，右推右收右提升门在上限，满足上述条件时推杆可正常执行命令。
41.e.卷扬、支撑、提升门、翻转动作分别附带超时运行保护。
42.f.横向、纵向行走时plc不允许发出提升门、支撑、推拉杆动作指令。
43.g.编码器：卷扬、伺服行走执行时，编码器数据不变化时报警。
44.h.纵向检测到层定位，编码器数值不在设定范围内报警。
45.i.横向检测到列定位，编码器数值不在设定范围内报警。
46.j.手动、自动动作运行前，发生上述保护时，启动不执行；运行中发生上述保护，执行自由停车。
47.k.窑内构件检测光电开关，检测到窑内有构件时plc不允许发出构件入窑指令。
48.l.码垛机左右侧上下对射限位开关，检测到有障碍干涉时，码垛机停止横向、纵向行走，防止构件溜出窑位或存在 其他障碍物与码垛机发生碰撞。
49.上述报警均在触摸屏提示控制系统的控制方式包括：（1）调试模式：在初期方便工程师调试，后期方便维修人员操作设备（2）自动存取模式：正常生产状态使用此界面进行构件的存入、取出操作（3）倒仓模式：特殊情况下需要把一个窑位的构件取出，存入到另一个窑位，通过此界面完成操作（4）手动模式：在保护程序的允许动作范围内可操作设备，完成某项工作。
50.以上所述仅是本技术具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。
对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。