基于機床上下料的仿真plc系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于自動化生產(chǎn)設備【技術(shù)領域】，具體公開了一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)及其控制方法。該系統(tǒng)包括模擬PLC的CPU的工控機、模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊和模擬PLC電源的外接電源模塊，所述模擬PLC的CPU的工控機分別與模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊、模擬PLC電源的外接電源模塊連接。本發(fā)明采用可視化邏輯編輯上下料調(diào)度，用戶根據(jù)IO表和上下料工藝，可以簡單快速的設置出機床上下料系統(tǒng)的調(diào)度邏輯。該系統(tǒng)具有較高的可擴展性，既可以通過添加外置I/O模塊，進行系統(tǒng)外圍設備的擴展；也可以通過調(diào)度邏輯設置，使一套上下料系統(tǒng)支持多個加工工藝；本發(fā)明的控制方法簡單且易于操作，解決了單純依靠PLC控制存在的邏輯復雜、可擴展性差的問題。
【專利說明】基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于自動化生產(chǎn)設備【技術(shù)領域】，特別涉及一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機床自動生產(chǎn)線和自動化程度高的加工設備已經(jīng)成為今后制造工廠的一個發(fā)展趨勢。單機自動化、整線自動化等自動上下料裝置用于加工工件的自動上料和下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等工作，能夠滿足快速、大批量加工節(jié)拍，節(jié)省人力成本，提高生產(chǎn)效率等要求，已經(jīng)成為越來越多的工廠的理想選擇。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，“生產(chǎn)線組合機床自動上下料機械手”(《機械制造》43卷第491 期，文章編號:1000-4998 (2005) 07-0032-03 )公開了使用 PLC (Programmable LogicController可編程邏輯控制器)控制協(xié)調(diào)機械手和數(shù)控機床動作，完成自動上下料操作?！耙环N自動化沖壓生產(chǎn)線上下料系統(tǒng)的開發(fā)設計”(《制造業(yè)自動化》，中圖分類號:TP273，文章編號:1009-0134(2010)05-0127-02)公開了使用PLC控制多臺機械手、機床、上料裝置、下料裝置、翻轉(zhuǎn)臺等外圍設備進行協(xié)同作業(yè)，完成從上料、多工序加工、下料等整個生產(chǎn)線設計。
[0004]由于多機床、多機械手協(xié)同作業(yè)的機床上下料系統(tǒng)單純的使用PLC進行整個生產(chǎn)線調(diào)度存在邏輯復雜、可擴展性差等問題，很難實現(xiàn)可視化控制邏輯編輯。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供所述基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，包括模擬PLC的CPU的工控機、模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊和模擬PLC電源的外接電源模塊，所述模擬PLC的CPU的工控機分別與模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊、模擬PLC電源的外接電源模塊連接。
[0008]所述模擬PLC的CPU的工控機設置有Π交互層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊和數(shù)據(jù)層模塊；
[0009]所述模擬PLC的CPU的工控機還設置有內(nèi)存和通訊接口，模擬PLC的CPU的工控機通過通訊接口與所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊連接。模擬PLC的CPU的工控機作為整個仿真PLC系統(tǒng)的核心，上位機的可視化邏輯編輯和系統(tǒng)調(diào)度算法都在模擬PLC的CPU的工控機中完成。
[0010]所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊與機床設備連接；
[0011]所述機床設備包括機床、機械手和外圍設備；
[0012]所述外圍設備包括檢測機、清洗機、倒角機、翻轉(zhuǎn)站、上料臺、下料臺和甩料臺。
[0013]所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊優(yōu)選為智能1模塊；智能1模塊支持TCP網(wǎng)絡傳輸，更易于擴展和使用。
[0014]所述模擬PLC電源的外接電源模塊優(yōu)選為交流220V電源。
[0015]所述基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0016](I)通過Π交互層模塊進行上位機的可視化邏輯編輯；
[0017](2)通過數(shù)據(jù)鏈路層模塊進行工藝設置解析、1解析并完成上下料系統(tǒng)中機床設備的調(diào)度；
[0018](3)通過數(shù)據(jù)層模塊將工藝流程、調(diào)度記錄的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中；
[0019]步驟(I)中所述上位機的可視化邏輯編輯包括如下步驟:
[0020](11)點擊“開始”按鈕；
[0021](12)設置工藝名；
[0022](13)設置執(zhí)行設備；
[0023](14)設置步驟 ID;
[0024](15)設置分支 ID;
[0025]( 16)設置動作命令；
[0026](17)設置執(zhí)行命令的1條件；
[0027](18)執(zhí)行“設定完成”，結(jié)束邏輯編輯；取消執(zhí)行“設定完成”，重復(13-17)的步驟。
[0028]步驟(2)中所述工藝調(diào)度包括如下步驟:
[0029](21)點擊“開始”按鈕；
[0030](22)確認是否是“首次布置任務”；
[0031](23)確認“上次作業(yè)是否是工序最后一項作業(yè)”，如果是，則結(jié)束作業(yè)；如果不是，執(zhí)行步驟(24);
[0032](24)獲得后續(xù)作業(yè)；
[0033](25)判斷I/O是否符合作業(yè)執(zhí)行條件，如果符合，執(zhí)行步驟(26);如果不符合，確認是否正常流程等待，如果是，重復步驟(25)，如果不是，則發(fā)出警告而結(jié)束作業(yè)；
[0034]( 26 )組裝作業(yè)指令；
[0035](27)發(fā)送作業(yè)指令；
[0036](28 )重復步驟(22 )，進入下一輪作業(yè)。
[0037]所述步驟(22)包括如下步驟:
[0038](221)如果是“首次布置任務”，確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26)；
[0039](222)如果不是“首次布置任務”，則查詢上次作業(yè)執(zhí)行結(jié)果，確認是否執(zhí)行上次作業(yè)，如果執(zhí)行，則確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26 )；如果不執(zhí)行上次作業(yè)，則系統(tǒng)發(fā)出告警信號，結(jié)束工藝調(diào)度。
[0040]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及有益效果:
[0041](I)本發(fā)明采用可視化邏輯編輯上下料調(diào)度，用戶根據(jù)1表和上下料工藝，可以簡單快速的設置出機床上下料系統(tǒng)的調(diào)度邏輯。
[0042](2)本發(fā)明的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)具有較高的可擴展性，既可以通過添加外置I/o模塊，進行系統(tǒng)外圍設備的擴展；也可以通過調(diào)度邏輯設置，使一套上下料系統(tǒng)支持多個加工工藝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1為實施例1的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為實施例1的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的上位機的可視化邏輯編輯流程圖；
[0045]圖3為實施例1的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的工藝調(diào)度流程圖。
[0046]圖4為實施例1的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0047]實施例1
[0048]如圖1所示，一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，包括模擬PLC的CPU的工控機、模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊和模擬PLC電源的外接電源模塊，所述模擬PLC的CPU的工控機分別與模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊、模擬PLC電源的外接電源模塊連接。
[0049]所述模擬PLC的CPU的工控機設置有Π交互層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊和數(shù)據(jù)層模塊；
[0050]所述模擬PLC的CPU的工控機還設置有內(nèi)存和通訊接口，模擬PLC的CPU的工控機通過通訊接口與所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊連接。模擬PLC的CPU的工控機作為整個仿真PLC系統(tǒng)的核心，上位機的可視化邏輯編輯和系統(tǒng)調(diào)度算法都在模擬PLC的CPU的工控機中完成。
[0051 ] 所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊與機床設備連接；
[0052]所述機床設備包括機床、機械手和外圍設備；
[0053]所述外圍設備包括檢測機、清洗機、倒角機、翻轉(zhuǎn)站、上料臺、下料臺和甩料臺。
[0054]所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊優(yōu)選為智能1模塊；智能1模塊支持TCP網(wǎng)絡傳輸，更易于擴展和使用。
[0055]所述模擬PLC電源的外接電源模塊優(yōu)選為交流220V電源。
[0056]如圖4所示，所述基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0057](I)通過Π交互層模塊進行上位機的可視化邏輯編輯；
[0058](2)通過數(shù)據(jù)鏈路層模塊進行工藝設置解析、1解析并完成上下料系統(tǒng)中機床設備的調(diào)度；
[0059](3)通過數(shù)據(jù)層模塊將工藝流程、調(diào)度記錄的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中；
[0060]如圖2所示，步驟(I)中所述上位機的可視化邏輯編輯包括如下步驟:
[0061](11)點擊“開始”按鈕；
[0062](12)設置工藝名；
[0063](13)設置執(zhí)行設備；
[0064](14)設置步驟 ID ；
[0065](15)設置分支 ID ；
[0066]( 16)設置動作命令；
[0067]( 17)設置執(zhí)行命令的1條件；
[0068](18)執(zhí)行“設定完成”，結(jié)束邏輯編輯；取消執(zhí)行“設定完成”，重復(13-17)的步驟。
[0069]如圖3所示，步驟(2)中所述工藝調(diào)度包括如下步驟:
[0070](21)點擊“開始”按鈕；
[0071](22)確認是否是“首次布置任務”；
[0072](23)確認“上次作業(yè)是否是工序最后一項作業(yè)”，如果是，則結(jié)束作業(yè)；如果不是，執(zhí)行步驟(24);
[0073](24)獲得后續(xù)作業(yè)；
[0074](25)判斷I/O是否符合作業(yè)執(zhí)行條件，如果符合，執(zhí)行步驟(26);如果不符合，確認是否正常流程等待，如果是，重復步驟(25)，如果不是，則發(fā)出警告而結(jié)束作業(yè)；
[0075]( 26 )組裝作業(yè)指令；
[0076](27)發(fā)送作業(yè)指令；
[0077](28)重復步驟(22)，進入下一輪作業(yè)。
[0078]所述步驟(22)包括如下步驟:
[0079](221)如果是“首次布置任務”，確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26)；
[0080](222)如果不是“首次布置任務”，則查詢上次作業(yè)執(zhí)行結(jié)果，確認是否執(zhí)行上次作業(yè)，如果執(zhí)行，則確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26 )；如果不執(zhí)行上次作業(yè)，則系統(tǒng)發(fā)出告警信號，結(jié)束工藝調(diào)度。
[0081]以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬PLC的CPU的工控機、模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊和模擬PLC電源的外接電源模塊，所述模擬PLC的CPU的工控機分別與模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊、模擬PLC電源的外接電源模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬PLC的CPU的工控機設置有UI交互層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊和數(shù)據(jù)層模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬PLC的CPU的工控機還設置有內(nèi)存和通訊接口，模擬PLC的CPU的工控機通過通訊接口與所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬PLC的I/O的外擴I/O模塊與機床設備連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬PLC的I/o的外擴I/O模塊為智能1模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬PLC電源的外接電源模塊為交流220V電源。
7.權(quán)利要求1-6任一項所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)通過Π交互層模塊進行上位機的可視化邏輯編輯； (2)通過數(shù)據(jù)鏈路層模塊進行工藝設置解析、1解析并完成上下料系統(tǒng)中機床設備的調(diào)度； (3)通過數(shù)據(jù)層模塊將工藝流程、調(diào)度記錄的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟(I)中所述上位機的可視化邏輯編輯包括如下步驟: (1)點擊“開始”按鈕； (2)設置工藝名； (3)設置執(zhí)行設備； (4)設置步驟ID； (5)設置分支ID； (6)設置動作命令； (7)設置執(zhí)行命令的1條件； (8)點擊“設定完成”，結(jié)束邏輯編輯；取消執(zhí)行“設定完成”，重復(3-7)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟(2)中所述工藝調(diào)度包括如下步驟: (21)點擊“開始“按鈕； (22)確認是否是“首次布置任務”； (23)確認“上次作業(yè)是否是工序最后一項作業(yè)”，如果是，則結(jié)束作業(yè)；如果不是，執(zhí)行步驟(24)； (24)獲得后續(xù)作業(yè)； (25)判斷I/O是否符合作業(yè)執(zhí)行條件，如果符合，執(zhí)行步驟(26);如果不符合，確認是否正常流程等待，如果是，重復步驟(25)，如果不是，則發(fā)出警告而結(jié)束作業(yè)； (26)組裝作業(yè)指令； (27)發(fā)送作業(yè)指令； (28)重復步驟(22)，進入下一輪作業(yè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于機床上下料的仿真PLC系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟(22)包括如下步驟: (221)如果是“首次布置任務”，確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26)； (222)如果不是“首次布置任務”，則查詢上次作業(yè)執(zhí)行結(jié)果，確認是否執(zhí)行上次作業(yè)，如果執(zhí)行，則確認“是否選擇關(guān)閉系統(tǒng)”，如果是，執(zhí)行步驟(23-28)，如果不是，執(zhí)行步驟(24-26 )；如果不執(zhí)行上次作業(yè)，則系統(tǒng)發(fā)出告警信號，結(jié)束工藝調(diào)度。
【文檔編號】G05B19/414GK104516314SQ201310451887
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】鄒風山, 王磊, 祁跡, 宋吉來, 王義鋒, 褚明杰 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司