CN204759158U - 工业生产线传输线体控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工业生产线传输线体控制器，该传输线体控制器控制由第一段直线传送辊道、第二段直线传送辊道、第三段直线传送辊道和一个转台传送辊道构成的传输线体，四段辊道均配有多个辊轴，每个辊道分别通过交流异步电动机转动进行传送，电气部分包括相互连接的主控芯片、输入电路、输出电路、开关电源和电源转换电路。本实用新型的效果是该传输线体控制器用DSP实现主控功能，取代了进口PLC的CPU模块和扩展I/O模块，控制器成本可以降低75％-80％；各个辊道传送区之间相互独立，使用更加灵活；控制器I/O口资源丰富，有充足备用接口，对于不同的传输线体，只需根据控制要求将程序进行调整，具有一定的通用性。输入输出信号与控制器连接采用专用接插件，增强了控制器的可靠性和稳定性能。

Description

工业生产线传输线体控制器

技术领域

本实用新型涉及一种工业生产线传输线体控制器，主要用于工业生产流水线的传送线体控制，涉及到机电一体化和工业自动控制领域。

背景技术

目前，现有的传输线体控制器大多采用PLC(可编程逻辑控制器)作为CPU，由PLC、中间继电器、交流接触器、接线端子等构成控制器，放于控制柜中，该结构存在以下缺点：1、***成本高，由于主流的PLC如西门子、罗克韦尔、三菱、欧姆龙等品牌大多为进口PLC，价格较高；2、通过对PLC进行二次开发，构建新的***，整个***体积大，需要单独的控制柜；3、若需对现有***进行升级改造或增加新的功能，受到已使用CPU或模块功能的限制，灵活性不强。

发明内容

针对以上问题，本实用新型的目的是提供一种工业生产线传输线体控制器，以利于取代传统的PLC控制柜独立控制工件的传输并完成具体控制要求，其成本仅为PLC控制***的1/5到1/4。另外，本结构基于点对点采样和控制，可以适用于不同结构和不同功能的传输线体。

为实现上述目的，本实用新型的采用的技术方案是提供一种工业生产线传输线体控制器，其中：该传输线体控制器包括传输线体及电气部分，所述传输线体包括四段：第一段直线传送辊道、第二段直线传送辊道、第三段直线传送辊道和一个转台传送辊道，四段辊道均配有多个辊轴，通过交流异步电动机转动进行传送，交流异步电动机位于每段直线传送辊道的下面，交流异步电动机通过链条带动辊轴转动，每一段辊道上的辊轴与辊轴之间通过链条相互连接，第一段直线传送辊道、第二段直线传送辊道、第三段直线传送辊道和转台传送辊道的末端均设有一个阻挡块，阻挡块下面设有改变阻挡块位置的气缸，转台传送辊道的下面设有连接旋转气缸的转台，控制转台传送辊道左右旋转90度，旋转气缸上设有控制旋转和返回的两个电磁阀，分别控制旋转气缸的旋转动作和返回动作；第一段直线传送辊道、第二段直线传送辊道、第三段直线传送辊道和转台传送辊道都配有进入检测传感器和到位检测传感器各一对，分别用于检测该传送区是否有工件进入及是否涉及跨区传送。

所述电气部分包括相互连接的主控芯片、输入电路、输出电路、开关电源和电源转换电路，所述输入电路包括输入端子排和输入侧光耦隔离电路，所述输出电路包括输出侧光耦隔离电路、固态继电器和输出端子排；所述输入电路结构相同，每路输入电路通过输入端子排将接入的按钮和传感器接线与控制器输入管脚连接，输入电路间相互独立，在每一路输入电路和主控芯片的数字量输入管脚间均设有光耦隔离电路；所述输出电路结构也相同，每路输出电路将控制器的输出管脚与光耦隔离电路相连，光耦隔离电路的输出侧接有晶体管，所述晶体管与开关电源及固态继电器线圈共同构成回路，固态继电器的常开触点与输出端子排相连，再与所述交流异步电动机的交流接触器或者气缸的电磁阀相连接，输出电路间也相互独立，在主控芯片的输出管脚与每路输出电路间也都设有光耦隔离电路,所述输入电路和输出电路的光耦隔离电路的输出侧均设有发光二极管，用于指示这一路通路是否有信号流通。

通过所述输入电路将传感器检测信号、控制信号及测试结果传递信号传送给主控芯片，输入电路中的光耦隔离电路用于将输入电路中的输入信号转变为主控芯片直接处理的电压信号，主控芯片的输出信号经过光耦隔离电路后控制固态继电器线圈是否通电，若固态继电器线圈通电，对应常开触点将会闭合，对应输出信号的发光二极管也会亮；固态继电器常开触点的状态将决定交流接触器和气缸电磁阀是否能得电，如果固态继电器线圈通电，则对应常开触点闭合，则所串联的交流接触器或气缸电磁阀将通电，交流异步电动机通电运转或者气缸动作。

本实用新型的效果是：

1.用DSP实现主控功能，取代了进口PLC的模块和扩展I/O模块，控制器可以降低75％-80％；

2.采用分区控制的编程思想，各个线体传送区之间相互独立，使用更加灵活；

3.控制器I/O口资源丰富，有充足备用接口，对于不同的传输线体，只需根据其控制要求将程序进行调整，具有一定的通用性。

4.输入输出信号与控制器连接采用专用接插件，增强了控制器的可靠性和稳定性能。

5.控制器体积明显减小，放置位置更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型的被控传送线体结构示意图；

图2为本实用新型的工业生产线传输线体控制器的整体结构框图；

图3为本实用新型的传送线体的直线传送线体的控制流程图；

图4为本实用新型的传送线体的转台控制流程图；

图5-1、5-2分别为本实用新型的输入信号接线端子排J5、J6的采集电路原理图；

图6为本实用新型的中央处理器模块电路原理图；

图7为本实用新型的驱动信号输出电路原理图；

图8为本实用新型的主控制器的电源转换电路原理图。

图中：

1、辊轴2、进入检测传感器3、阻挡块4、转台

5、到位检测传感器

具体实施方式

结合附图对本实用新型的工业生产线传输线体控制器结构加以说明。

本实用新型的工业生产线传输线体控制器设计思想是基于数字信号处理器(DSP)控制，将CPU，固态继电器，接线端子等器件统一设计并制成控制器，将传感器信号、控制保护信号和测试结果传递信号接到控制器的输入端子排，将控制器的输出端子信号通过导线接至交流接触器或气缸电磁阀，进而依据程序控制各个传送区的传送电机、阻挡块气缸、转台的旋转和返回气缸的正常工作。可以取代传统的PLC控制柜独立控制工件的传输并完成具体控制要求。

整个传送线体上可以同时传送多个工件，主控程序对每个传送区独立控制。当检测到有工件后，工件进入检测信号被传送至主控芯片，主控程序将所在传送区的传送电机通电，并保持阻挡块阻挡状态，直到工件被阻挡块挡住不能继续前行，此时工件到位检测信号被传送至主控芯片，主控程序将该区传送电机停止，避免转动的辊轴与相对静止的工件间产生不必要的摩擦；当需要工件在不同传送辊道间传送时，首先判断是否满足跨区传送条件，若满足则主控程序给控制阻挡块的气缸一个控制信号，阻挡块下降，解除对工件的阻挡作用，并同时启动本传送区和下个传送区的交流异步电动机，使工件进入下个传送区；下一个传送区的程序执行过程类似，也是根据检测信号状态判断工件的位置，然后根据主控程序控制交流异步电动机和气缸动作；根据上工位测试区的测试结果，控制ZTT1区气缸是否动作，将OK件和NG件在ZTT1处区分开，分别通过ZDT2和ZDT3进行分类传送。

本实用新型的工业生产线传输线体控制器结构如图1所示，该传输线体包括四部分：ZDT1、ZDT2、ZDT3和ZTT1区，四部分辊道均由许多辊轴1构成，通过交流异步电动机转动进行传送，交流异步电机位于每段直线传送辊道的下面，交流异步电机旋转通过链条带动辊轴一起转动，使工件移动，ZDT1、ZDT2、ZDT3和ZTT1的末端均设有一个阻挡块3，阻挡块3下面配有气缸，气缸动作改变阻挡块3的位置，ZTT1的下面安装有控制转台4左右旋转的90度旋转气缸，旋转气缸上设有旋转和返回两个电磁阀，分别控制旋转气缸的旋转动作和返回动作；ZDT1、ZDT2、ZDT3和ZTT1区都配有进入检测传感器2和到位检测传感器5各一对，分别用于检测传送区是否有工件及是否涉及跨区传送。

本实用新型的工业生产线传输线体控制器结构如图2所示，传感器检测信号包括：ZDT1、ZDT2、ZDT3和ZTT1四个区的工件进入检测信号、工件到位检测信号、阻挡上升到位信号、阻挡下降到位信号、传动电机过载信号，以及ZTT1区的转台旋转到位信号和转台返回到位信号；控制保护信号包括：启动信号，停止信号，急停信号，故障解除信号；信息传递信号指上工位测试设备测试结果信号，1代表OK件，0代表NG件；控制器选用Microchip公司生产的16位数字信号处理器芯片dsPIC6010A来完成主控功能；驱动信号包括ZDT1、ZDT2、ZDT3和ZTT1四个区的阻挡电磁阀控制信号，传动电机的启动信号，以及ZTT1区的转台旋转和返回电磁阀控制信号。

***软件设计采用分段控制的设计方法，即四个区通过程序单独控制，***控制流程图如图3和图4所示，图3为ZDT1、ZDT2、ZDT3三个直线线体的控制流程图，当工件进入后，对应区的传送电机启动，当工件到位后，停止传动电机，并判断下个区是否处于空闲状态，如果下个区不空闲则一直等待，如果下个区空闲，则给阻挡电磁阀电信号，降下挡块，并启动传送电机使工件进入下个区，与此同时启动定时器，当出料延时时间到后，恢复挡块阻挡的位置，并停止传送电机。图4为ZTT1控制流程图，其控制流程为，当工件进入后，传送电机启动，当工件到位后，停止传动电机，先判断该工件为OK件还是NG件，如果是OK件，还需要判断ZDT2区是否空闲，如果ZDT2区空闲，则降下挡块，启动传送电机，并启动出料定时器，当出料时间到后，恢复阻挡块阻挡位置并停止传送电机，等待下个工件；如果是NG件，给转台的旋转电磁阀一个电信号，让转台开始旋转，当转台转动到位后，停止旋转，再判断ZDT3区是否空闲，如果ZDT3区空闲，则降下挡块，启动传送电机，并启动出料定时器，当出料时间到后，恢复阻挡块阻挡位置并停止传送电机，并给转台返回电磁阀一个电信号让转台返回到初始位置，等待下个工件。另外，如果工业生产线传输线体控制器工作过程中检测到位置传感器信号异常、传送电机过载信号、气缸动作异常或者出现工件卡住等故障时，立刻启动报警电路，蜂鸣器长鸣，指示灯闪烁，进行报警，待故障解除后，操作人员按下故障解除按钮后，控制器可以继续正常工作。

本实用新型的输入信号采集电路原理图如图5-1、5-2所示，各种输入信号，包括传感器信号、控制保护信号和测试结果传递信号分别连接至输入信号接线端子排J5和J6，经光耦隔离电路后，各种输入信号分别连接到主控芯片，输入信号通过接插件与控制器的输入接线端子排连接，输入电路中的发光二极管亮灭状态可以实时体现输入信号的状态，具体主控芯片输入管脚与端子排输入信号名称及其对应连接关系如下：

DT1_ENTER与(ZDT1)工件进入检测信号相连；

DT1_ARRIVE与(ZDT1)工件到位检测信号相连；

DT1_STOPPER_U与(ZDT1)阻挡上升到位检测信号相连；

DT1_STOPPER_D与(ZDT1)阻挡下降到位检测信号相连；

DT1_OVERLOAD与(ZDT1)传动电机过载检测信号相连；

DT2_ENTER与(ZDT2)工件进入检测信号相连；

DT2_ARRIVE与(ZDT2)工件到位检测信号相连；

DT2_STOPPER_U与(ZDT2)阻挡上升到位检测信号相连；

DT2_STOPPER_D与(ZDT2)阻挡下降到位检测信号相连；

DT2_OVERLOAD与(ZDT2)传动电机过载检测信号相连；

START与启动按钮信号相连；

STOP与停止按钮信号相连；

IMMEDIATESTOP与急停按钮信号相连；

OK_OR_NG与上工位检测区测试结果信号相连；

DT3_ENTER与ZDT3工件进入检测信号相连；

DT3_ARRIVE与ZDT3工件到位检测信号相连；

DT3_STOPPER_U与ZDT3阻挡上升到位检测信号相连；

DT3_STOPPER_D与ZDT3阻挡下降到位检测信号相连；

DT3_OVERLOAD与ZDT3传动电机过载检测信号相连；

TT1_ENTER与ZTT1工件进入检测信号相连；

TT1_ARRIVE与ZTT1工件到位检测信号相连；

TT1_STOPPER_U与ZTT1阻挡上升到位检测信号相连；

TT1_STOPPER_D与ZTT1阻挡下降到位检测信号相连；

TT1_OVERLOAD与ZTT1传动电机过载检测信号相连；

TT1_ROTATE_ARRIVE与ZTT1转台旋转到位检测信号相连；

TT1_ROTATE_RETURN与ZTT1转台返回到位检测信号相连。

本实用新型的中央处理器模块电路原理图如图6所示，选取dsPIC6010A作为主控芯片，该芯片运算速度快，具有64个数字量I/O管脚，使用灵活方便。

本实用新型的驱动信号输出电路原理图如图7所示，主控芯片的输出控制信号经过光耦隔离电路控制继电器触点状态，这些被控的继电器触点接至控制器输出端子排J1和J2，输出接线端子排通过接插件分别与传送电机、动作气缸相连，使传送电机、动作气缸分别与继电器触点串联构成通电回路，间接地通过控制器输出信号控制各个传送区的传送电机、阻挡挡块气缸、转台的旋转和返回气缸，输出电路中的发光二极管亮灭状态可以实时体现输出信号的状态。具体输出信号及其连接关系如下：

DT1_S_V1和DT1_S_V2控制ZDT1阻挡电磁阀通电，进而控制ZDT1阻挡块动作；

DT1_M_F1和DT1_M_F2控制ZDT1传送电机交流接触器通电，进而控制ZDT1传送电机正转；

DT2_S_V1和DT2_S_V2控制ZDT2阻挡电磁阀通电，进而控制ZDT2阻挡块动作；

DT2_M_F1和DT2_M_F2控制ZDT2传送电机交流接触器通电，进而控制ZDT2传送电机正转；

DT3_S_V1和DT3_S_V2控制ZDT3阻挡电磁阀通电，进而控制ZDT3阻挡块动作；

DT3_M_F1和DT3_M_F2控制ZDT3传送电机交流接触器通电，进而控制ZDT3传送电机正转；

TT1_S_V1和TT1_S_V2控制ZTT1阻挡电磁阀通电，进而控制ZTT1阻挡块动作；

TT1_M_F1和TT1_M_F2控制ZTT1传送电机交流接触器通电，进而控制ZTT1传送电机正转；

TT1_R_V1和TT1_R_V2控制ZTT1转台旋转电磁阀通电，进而控制ZTT1转台的旋转动作；

TT1_R_VR1和TT1_R_VR2控制ZTT1转台返回电磁阀通电，进而控制ZTT1转台的返回动作。

本实用新型的电源转换电路原理图如图8所示，本实用新型的工业生产线传输线体控制器通过端子排J3将开关电源的5V和12V两路电源分别接至控制器，5V电压经过由AIC431搭建的电压变换电路产生+2.5V电压，为主控芯片进行供电，12V为输出被控继电器进行供电。

如图8所示，本实用新型的工业生产线传输线体控制器通过端子排J3将开关电源的5V和12V两路电源分别接至控制器，5V电压经过由AIC431搭建的电压变换电路产生+2.5V电压为主控芯片dsPIC6010A供电，12V电压为控制器的继电器线圈供电。如图5所示，传感器信号、控制保护信号和测试结果传递信号均为数字量输入信号，其中传感器输入信号包括各个传送区的工件进入检测信号、工件到位检测信号、阻挡挡块位置信号、电机过载信号、转台位置信号；控制信号包括设备启动信号、停止信号和急停信号；测试结果传递信号指工件检测区的测试结果信号，对于OK和NG工件，为1和0两种电平的数字量信号。将他们接至控制器的输入信号端子排J5和J6，这些输入信号经过光耦隔离电路后传送给主控芯片dsPIC6010A。由于传输线体上可能同时有多个工件，主控程序依据输入信号判断哪些传送区有工件，哪些传送区空闲没有动作，各个传送区工作状态是否正常，对各个传送区进行独立控制，即为了防止传送过程出现工件相撞、转台卡件等误动作，跨传送区的传送只有当下一个传送区处于空闲的情况下才可以进行，下一个传送区如果没有处于空闲状态或者没有在原位置的话，本传送区的阻挡挡块必须处于阻挡的状态，工件停留在本传送区，等待下一个传送区完成当前的传送任务并恢复到原位置后再继续进行本传送区的传送任务。如图6所示，主控芯片dsPIC6010A依据传输线体各个传送区的状态将输出信号经过光耦隔离电路后控制继电器线圈的通断电，进而通过继电器的常开触点控制各个传送区的直线传输电机正转，转台旋转气缸旋转和返回，控制挡块气缸的动作，继电器的触点被成对地接到接线端子排J1和J2。如果传输线体工作工程中出现故障、位置异常、动作异常或误动作等情况，主控芯片的报警信号经过光耦隔离电路后接至蜂鸣器和报警指示灯，将故障情况及时有效地体现出来。

Claims (5)

1.一种工业生产线传输线体控制器，其特征是：该传输线体控制器包括传输线体及电气部分，所述传输线体包括四段：第一段直线传送辊道(ZDT1)、第二段直线传送辊道(ZDT2)、第三段直线传送辊道(ZDT3)和一个转台传送辊道(ZTT1)，四段辊道均配有多个辊轴(1)，通过交流异步电动机转动进行传送，交流异步电动机位于每段直线传送辊道的下面，交流异步电动机通过链条带动辊轴(1)转动，每一段辊道上的辊轴与辊轴之间通过链条相互连接，第一段直线传送辊道(ZDT1)、第二段直线传送辊道(ZDT2)、第三段直线传送辊道(ZDT3)和转台传送辊道(ZTT1)的末端均设有一个阻挡块(3)，阻挡块(3)下面设有改变阻挡块位置的气缸，转台传送辊道(ZTT1)的下面设有连接旋转气缸的转台(4)，控制转台传送辊道(ZTT1)左右旋转90度，旋转气缸上设有控制旋转和返回的两个电磁阀，分别控制旋转气缸的旋转动作和返回动作；第一段直线传送辊道(ZDT1)、第二段直线传送辊道(ZDT2)、第三段直线传送辊道(ZDT3)和转台传送辊道(ZTT1)都配有进入检测传感器(2)和到位检测传感器(5)各一对，分别用于检测该传送区是否有工件进入及是否涉及跨区传送；

所述电气部分包括相互连接的主控芯片、输入电路、输出电路、开关电源和电源转换电路，所述输入电路包括输入端子排和输入侧光耦隔离电路，所述输出电路包括输出侧光耦隔离电路、固态继电器和输出端子排；所述输入电路结构相同，每路输入电路通过输入端子排将接入的按钮和传感器接线与控制器输入管脚连接，输入电路间相互独立，在每一路输入电路和主控芯片的数字量输入管脚间均设有光耦隔离电路；所述输出电路结构也相同，每路输出电路将控制器的输出管脚与光耦隔离电路相连，光耦隔离电路的输出侧接有晶体管，所述晶体管与开关电源及固态继电器线圈共同构成回路，固态继电器的常开触点与输出端子排相连，再与所述交流异步电动机的交流接触器或者气缸的电磁阀相连接，输出电路间也相互独立，在主控芯片的输出管脚与每路输出电路间也都设有光耦隔离电路,所述输入电路和输出电路的光耦隔离电路的输出侧均设有发光二极管，用于指示这一路通路是否有信号流通；

通过所述输入电路将传感器检测信号、控制信号及测试结果传递信号传送给主控芯片，输入电路中的光耦隔离电路用于将输入电路中的输入信号转变为主控芯片直接处理的电压信号，主控芯片的输出信号经过光耦隔离电路后控制固态继电器线圈是否通电，若固态继电器线圈通电，对应常开触点将会闭合，对应输出信号的发光二极管也会亮；固态继电器常开触点的状态将决定交流接触器和气缸电磁阀是否能得电，如果固态继电器线圈通电，则对应常开触点闭合，则所串联的交流接触器或气缸电磁阀将通电，交流异步电动机通电运转或者气缸动作。

2.根据权利要求1所述工业生产线传输线体控制器，其特征是：所述主控芯片选取dsPIC6010A。

3.根据权利要求1所述工业生产线传输线体控制器，其特征是：所述开关电源选用5V和12V双路开关电源。

4.根据权利要求1所述工业生产线传输线体控制器，其特征是：所述传输线体控制器电气部分的输入电路有多路，所述输入电路的每一路输入信号都被接到输入信号端子排。

5.根据权利要求1所述工业生产线传输线体控制器，其特征是：所述传输线体控制器电气部分的输出电路有多路，所述输出电路中的每个固态继电器用于控制传输线体上对应的交流异步电动机或气缸的动作，每个固态继电器的常开触点的两个端子都被接到输出端子排。