CN204536817U - 一种控制器及采用该控制器的多工位物料传送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制器及采用该控制器的多工位物料传送系统，该控制器应用于多工位物料传送系统，其特征在于该控制器包括电源模块、微处理器、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块；所述电源模块为整个控制器供电，电源模块同时提供24V、5V和3.3V的三种直流电源；所述微处理器为整个控制器的核心部件，分别与电源模块、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块电连接；所述振动盘控制模块与外部振动盘的控制回路电连接；所述真空发生器控制模块与外部真空发生器的电磁阀电连接。

Description

一种控制器及采用该控制器的多工位物料传送系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制设备的技术领域，特别涉及一种控制器及采用该控制器的多工位物料传送系统，该控制器尤其适用于多工位物料传送系统的控制。

背景技术

传统加工拉伸产品每道工序需一套模具，依次安装在不同的冲床上，逐次冲压才能完成，该过程的每道工序大多都是由手工操作完成。因其工序多，模具多，占用设备、操作人员多，使得加工复杂，加工成本高，加工精度低。并且上述工序多部分需要人工操作，使得生产的效率低，安全性差，产品质量差。

一种多工位物料传送系统由多机械手平台和冲床组成，将传统的上料、拉伸、反拉伸、冲孔、落料五道工序在一台设备上实现。但现有的多工位物料传送系统控制器大多存在以下问题：

(1)操作不便。主要表现在现有控制器操作面板不集中，冲床的工作模式选择钥匙开关、冲床的手动/脚踏开关、冲床调模开关分别在不同的操作面板上，不利于操作人员操作；系统布设了多个急停开关，且各个急停开关功能定义均不一样，在紧急情况下，仅仅冲床停止工作或机械手停止工作并不能做到真正意义上的急停，很可能引发事故，因此带来巨大损失；现有控制器没有考虑一个或多个机械手工件的处理措施，一旦出现这些情况，需要人工干预，而且机械手工作状态要重新做出调整。

(2)管理不便。主要表现在:现场环境很复杂，容易产生铁屑和扬尘，而传感器对这些非常敏感，传感器可能发送错误信息给控制器，使得设备产生误动作，造成冲床拍烂机械手的严重后果，现有的控制器并没有对这一问题提出具体的预防和解决方案，也没有智能故障诊断的能力。

(3)维护不便。主要表现在由于这种控制器在设计时便针对固定的控制对象，可能在某些功能上会留出富余的控制输入输出点，但其预留功能点也具有针对性，不便于通用性扩展，从而无法满足对后续功能改进和优化的需要；另一方面，由于控制器所有走线都是直接和元器件电连接，当控制器的元器件受损需要更换时必须拆线和重新接线。

(4)成本高昂。主要表现在控制器的体积偏大，控制器主要以可编程控制器为核心，造价高昂；控制程序主要按工艺顺序编写，而不是嵌入式简单明了的模块化编程，一旦出现故障或者机械手任务更改，则需要专业人员重新编写程序，使用成本高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种控制器及采用该控制器的多工位物料传送系统。该控制器以嵌入式控制系统作为核心，能实时监控冲床和机械手平台的工作状况并进行智能的故障诊断。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种控制器，该控制器应用于多工位物料传送系统，其特征在于该控制器包括电源模块、微处理器、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块；所述电源模块为整个控制器供电，电源模块同时提供24V、5V和3.3V的三种直流电源；所述微处理器为整个控制器的核心部件，分别与电源模块、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块电连接；

所述振动盘控制模块与外部振动盘的控制回路电连接；所述真空发生器控制模块与外部真空发生器的电磁阀电连接；所述传感器信号采集模块包括接近开关传感器、磁性开关传感器和第一光电隔离，所述接近开关传感器和磁性开关传感器与微处理器之间通过第一光电隔离电连接；所述伺服电机驱动模块包括驱动器和高速隔离，所述驱动器一端通过高速隔离与微处理器电连接，另一端与外部伺服电机电连接；所述气缸驱动模块包括第二光电隔离和驱动电路，所述驱动电路一端通过第二光电隔离与微处理器电连接，另一端与外部气缸电磁阀电连接；所述通信接口与控制面板电连接。

一种多工位物料传送系统，包括控制器、上料机构和多工位机械手，其特征在于所述控制器采用上述的控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：

(1)操作方便。该控制器将重要的操作开关和按钮集中布设在控制面板上，操作人员可以通过控制面板进行冲床工作模式选择、系统的手动调试和自动运行切换等操作；通过控制面板上触摸屏，操作人员可以完成与控制器的人机交互。触摸屏上有自动运行界面、手动运行界面、传感器状态界面，操作人员通过触摸屏可全面了解设备当前的工作状态；当机械手在运行过程中出现工件掉落，触摸屏会弹出窗口，让操作人员确认设备当前是否出现触摸屏上所述情况，并进行相应操作，调用对应程序段，继续工作；另外，系统布设的多个急停开关都具有冲床急停、机械手平台急停和总急停的功能，一旦出现紧急情况现场工作人员就近按下任何一个急停按钮均可使系统停止工作，避免造成事故。

(2)管理方便。该控制器具有RS232和RS485多个通信接口。RS232通信接口主要与触摸屏进行通讯，当然在省去触控屏的情况下可用于其他信息的管理使用；RS485通信接口在本申请控制器中是预留的通信功能，方便系统的优化升级。该控制器通过总线和外部执行器件以及传感器进行实时数据交换，定时向设备发送命令，消除影响传感器准确工作的外部因素；同时该控制器还能实现智能地故障诊断。

(3)维护方便。该控制器在设计时便考虑到控制器的维护，因此控制器按照模块化设计，并且各模块做出独立电路板，这样既满足当前控制功能的需求，还能满足未来的控制对象更换，或者升级换代的需求，并且每个模块都有状态指示，控制器出现问题时，很容易发现问题所在，更方便及时地更换相应芯片；该控制器还预留了通用输入输出口，便于功能进一步延伸。

(4)降低成本。该控制器以嵌入式系统作为控制核心，在保证实现控制要求的前提下缩小控制器的体积，减少了控制器制作成本；控制器采用简单的C语言进行编程，按照模块化的编程思想，通俗易懂，并且实现了设备的故障诊断，减少了使用及维护成本。

附图说明

图1为本实用新型控制器一种实施例的电路结构示意图。

图2为本实用新型控制器一种实施例的控制面板4的结构示意图。

图中，2-电源模块、1-微处理器、3-通信接口、4-控制面板、5-传感器数据采集模块、6-伺服电机驱动模块、7-振动盘控制模块、8-气缸驱动模块、9-真空发生器控制模块；401-电压指示表、402-电流指示表、403-三相电压转换开关、404-启动按钮、405-电源指示灯、406-工作状态指示灯、407-程序开关、408-声光报警器、409-工作模式选择按钮、410-触摸屏、411-冲床点动按钮、412-急停按钮、501-接近开关传感器、502-磁性开关传感器、503-第一光电隔离、601-驱动器、602-高速隔离、801-驱动电路、802-第二光电隔离。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型。

本实用新型控制器(参见图1-2)，该控制器应用于多工位物料传送系统，包括电源模块2、微处理器1、通信接口3、控制面板4、传感器数据采集模块5、伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9；所述电源模块2为整个控制器供电，电源模块2同时提供24V、5V和3.3V的三种直流电源；所述微处理器1为整个控制器的核心部件，分别与电源模块2、通信接口3、控制面板4、传感器数据采集模块5、伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9电连接；

所述振动盘控制模块7与外部振动盘11的控制回路电连接；所述真空发生器控制模块9与外部真空发生器的电磁阀电连接；所述传感器信号采集模块5包括接近开关传感器501、磁性开关传感器502和第一光电隔离503，所述接近开关传感器501和磁性开关传感器502与微处理器1之间通过第一光电隔离503电连接；所述伺服电机驱动模块6包括驱动器601和高速隔离602，所述驱动器一端通过高速隔离与微处理器1电连接，另一端与外部伺服电机电连接；所述气缸驱动模块8包括第二光电隔离802和驱动电路801，所述驱动电路一端通过第二光电隔离与微处理器1电连接，另一端与外部气缸电磁阀电连接；所述通信接口3与控制面板4电连接。

本实用新型的进一步特征在于所述通信接口3包括USB接口、RS232接口和RS485接口3种通信接口；其中USB接口与外部计算机电连接，通过USB接口可进行程序下载；RS232接口与控制面板4的触摸屏410电连接，RS485接口为预留接口。

本实用新型的进一步特征在于所述第一光电隔离和第二光电隔离的型号均为TLP521-4；所述高速隔离602的型号为6N137，驱动器601的型号为MR-JE-70A；所述驱动电路801采用达林顿管。

本实用新型还保护一种多工位物料传送系统，该系统包括控制器、上料机构和多工位机械手，其特征在于所述控制器采用上述的控制器。

本实用新型中所述控制面板4(参见图2)包括电流指示表402、电压指示表401、三相电压转换开关403、电源指示灯405、工作状态指示灯406、声光报警器408、程序开关407、启动按钮404、急停按钮412、工作模式选择按钮409、冲床点动按钮411和触摸屏410。所述电流指示表402为3个，分别指示外部三相电流值；所述三相电压转换开关403为所述电压指示表401分别指示外部三相电压的转换开关；所述电源指示灯405为整个控制器的上电指示灯；所述工作状态指示灯406为控制器正常工作指示灯；所述声光报警器408为系统故障报警指示；所述程序开关407为整个控制器的准备开关，只有程序开关407接通，整个控制器的程序才能运行；所述启动按钮404为控制器上电按钮，所述急停按钮412为控制器紧急停车按钮，启动按钮404受急停按钮412限制，为当启动按钮404和急停按钮412同时被按下后，操作无效，同时上电完成后系统操作无效，只有在断电情况下，急停按钮412抬起的情况下，启动按钮404有效；所述工作模式选择按钮409为控制器手/自动选择按钮；所述冲床点动按钮411具体为冲床左点动按钮和冲床右点动按钮，同时按下为有效。

本实用新型控制器的工作原理是：控制器由电源模块2供电，控制器的微处理器1与通信接口3、控制面板4、传感器数据采集模块5、伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9实现数据交换，控制各模块的工作；控制面板4上的触摸屏410通过通信接口3与微处理器1通信；传感器数据采集模块5中传感器与微处理器1电连接，通过传感器数据采集模块5采集所有相关数据，微处理器1根据传感器数据采集模块5中传感器的数据信号和控制面板4中开关、按钮的状态，判断伺服电机、振动盘、气缸、真空发生器的工作状态，发送控制命令给伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9，进行下一个动作；以此循环完成多工位物料传送系统控制。

本实用新型控制器主要是用来控制通过上料气缸控制送料，通过真空发生器来控制吸盘吸料，具有多个冲压工位，各个工位均通过相应的气缸实现移动和手爪动作，并依靠伺服电机提供动力的多工位物料传送系统。该系统主要针对类似薄片类冲压成型工件的加工，尤其适用于密封圈骨架的冲压成型加工。但本实用新型也可以应用于现有的其他类似多工位系统的控制。

实施例1

本实施例中控制器包括电源模块2、微处理器1、通信接口3、控制面板4、传感器数据采集模块5、伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9；所述电源模块2为整个控制器供电，电源模块2同时提供24V、5V和3.3V的三种直流电源；所述微处理器1为整个控制器的核心部件，分别与电源模块2、通信接口3、控制面板4、传感器数据采集模块5、伺服电机驱动模块6、振动盘控制模块7、气缸驱动模块8和真空发生器控制模块9电连接；

所述振动盘控制模块7与外部振动盘11的控制回路电连接；所述真空发生器控制模块9与外部真空发生器的电磁阀电连接；所述传感器信号采集模块5包括接近开关传感器501、磁性开关传感器502和第一光电隔离503，所述接近开关传感器501和磁性开关传感器502与微处理器1之间通过第一光电隔离503电连接；所述伺服电机驱动模块6包括驱动器601和高速隔离602，所述驱动器一端通过高速隔离与微处理器1电连接，另一端与外部伺服电机电连接；所述气缸驱动模块8包括第二光电隔离802和驱动电路801，所述驱动电路一端通过第二光电隔离与微处理器1电连接，另一端与外部气缸电磁阀电连接；所述通信接口3与控制面板4电连接。

实施例2

本实施例各部分的连接及位置关系与实施例1相同，其中控制面板4包括电流指示表402、电压指示表401、三相电压转换开关403、电源指示灯405、工作状态指示灯406、声光报警器408、系统开关407、启动按钮404、急停按钮412、工作模式选择按钮409、冲床点动按钮411和触摸屏410。所述通信接口3包括USB接口、RS232接口和RS485接口3种通信接口；其中USB接口与外部计算机电连接，RS232接口与所述控制面板4的触摸屏410电连接，RS485接口为预留接口。

本实施例中第一光电隔离503和第二光电隔离802的具体型号均为TLP521-4；所述高速隔离602的具体型号为6N137；所述驱动电路801采用达林顿管，具体型号可为ULN2803芯片；所述微处理器1包括单片机和I/O接口；所述I/O接口为由2片8255A集成芯片扩展的48个I/O通道，通过I/O通道与相应的模块进行信号传输；单片机的具体型号为STC15F2K60S2；驱动器601的具体型号为MR-JE-70A。

本实施例的控制器应用于具体的多工位物料传送系统，该系统通过上料气缸控制送料，通过真空发生器来控制吸盘吸料，具有多个冲压工位，各个工位均通过相应的气缸实现移动和手爪动作，并依靠伺服电机提供动力。其中伺服电机的具体型号为HF-KN73J-S100，真空发生器的具体型号为SCV-15CK。

本实施例仅为本实用新型的一个具体应用实例，并不用来作为对本申请权利要求的限制，凡在本实用新型的基础上进行简单的模仿、改造均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种控制器，该控制器应用于多工位物料传送系统，其特征在于该控制器包括电源模块、微处理器、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块；所述电源模块为整个控制器供电，电源模块同时提供24V、5V和3.3V的三种直流电源；所述微处理器为整个控制器的核心部件，分别与电源模块、通信接口、控制面板、传感器数据采集模块、伺服电机驱动模块、振动盘控制模块、气缸驱动模块和真空发生器控制模块电连接；

所述振动盘控制模块与外部振动盘的控制回路电连接；所述真空发生器控制模块与外部真空发生器的电磁阀电连接；所述传感器信号采集模块包括接近开关传感器、磁性开关传感器和第一光电隔离，所述接近开关传感器和磁性开关传感器与微处理器之间通过第一光电隔离电连接；所述伺服电机驱动模块包括驱动器和高速隔离，所述驱动器一端通过高速隔离与微处理器电连接，另一端与外部伺服电机电连接；所述气缸驱动模块包括第二光电隔离和驱动电路，所述驱动电路一端通过第二光电隔离与微处理器电连接，另一端与外部气缸电磁阀电连接；所述通信接口与控制面板电连接。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述通信接口包括USB接口、RS232接口和RS485接口3种通信接口；其中USB接口与外部计算机电连接，RS232接口与控制面板的触摸屏电连接，RS485接口为预留接口。

3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述第一光电隔离和第二光电隔离的型号均为TLP521-4；所述高速隔离的型号为6N137，驱动器的型号为MR-JE-70A；所述驱动电路采用达林顿管。

4.一种多工位物料传送系统，包括控制器、上料机构和多工位机械手，其特征在于所述控制器采用权利要求1-3所述的控制器。