一種輸送機分布式控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，包括：數據接口終端、數據轉發(fā)器以及單元控制器；其中，數據接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務邏輯控制；數據轉發(fā)器，其分別通過以太網及CAN網絡與上述的數據接口終端及單元控制器數據連接，將接收到的數據信息進行以太網?CAN的格式轉換；單元控制器：其布置于輸送機單元上，該單元控制器上設有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；連接上、下游單元控制器，通過CAN網絡獲取相關輸送狀態(tài)，執(zhí)行輸送邏輯，并控制其上承載物品的輸送。本實用新型采用了分布式控制，單元控制器、傳感器、電機與輸送機單元布置在一起，完全分布布置，大大節(jié)約了線纜成本和布線成本，同時維護檢修也較為方便。
【專利說明】
一種輸送機分布式控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及物流自動化技術領域，尤其指代一種輸送機分布式控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前物流自動化行業(yè)中輸送機廣泛使用的控制系統(tǒng)主要是PLC集散控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成。所有控制部件集中布置在PLC控制柜里，然后將各個輸送機單元節(jié)點的光電信號通過線纜引至PLC機柜的開關量輸入模塊，經PLC控制器主站掃描后執(zhí)行相關邏輯后，再控制開關量輸出模塊，再經由線纜引至輸送機控制電機的運轉來輸送物品。
[0003]采用PLC集散控制系統(tǒng)主要存在如下的缺點:
[0004]1.由于PLC模塊全部布置在PLC機柜里，所有的信號如光電信號，電機則布置在輸送機單元上，布置上極其分散。PLC集散控制系統(tǒng)需要的全部布線全部引至PLC機柜，會導致線纜較長較多，布線復雜，線纜成本較高，后期維護檢修也不方便。
[0005]2.由于采用的是通用的PLC控制器，所有的輸送功能需在PLC控制器里通過邏輯組態(tài)實現。一個小的功能都需要大量組態(tài)來實現，在節(jié)點較多時工作量較大，且容易出錯，系統(tǒng)擴展和調試時需要配套進行組態(tài)修改調試，項目實施對人員要求較高，而且費時費力。
[0006]3.采用通用的PLC模塊，很多輸送機底層的數據較難獲取和及時處理，很難實現更為復雜和智能的功能。譬如智能故障診斷，設備壽命管理等。
[0007]4.由于采用集中控制，單點故障往往需要整個區(qū)域的輸送機停線檢修，造成的影響較大，維護檢修成本較高。

【發(fā)明內容】

[0008]針對于上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，以解決現有技術中采用PLC集散控制系統(tǒng)，布線復雜，成本較高，后期維護檢修不方便等問題，以及故障率大，底層數據難以獲取及處理等問題。
[0009]為達到上述目的，本實用新型的一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，應用于由復數個輸送機單元連接構成的輸送機中，包括:數據接口終端、數據轉發(fā)器以及單元控制器;其中，
[0010]數據接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務邏輯控制，以及提供系統(tǒng)維護與診斷；
[0011]數據轉發(fā)器，其通過以太網與上述的數據接口終端數據連接，通過CAN網絡與單元控制器數據連接，將接收到的數據信息進行以太網-CAN的格式轉換，實現輸送機數據的外部交互；
[0012]單元控制器，其布置于輸送機單元上，且每個單元控制器從屬于一個輸送機單元，該單元控制器上設有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；其中，光電接口數據連接輸送機單元上設置的光電傳感器，接收光電信號；電機接口輸出控制輸送機單元上設置的電機的驅動信號;CAN總線接口分別連接上、下游單元控制器，通過CAN網絡獲取相關輸送狀態(tài)，執(zhí)行輸送邏輯，并控制其上承載物品的輸送。
[0013]優(yōu)選地，所述的單元控制器根據所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，與上、下游單元控制器建立通訊會話，并執(zhí)行接收/發(fā)送物品的指令。
[0014]優(yōu)選地，所述的單元控制器記錄電機運轉時間、輸送執(zhí)行時間、電壓及電流溫度數據，并將這些數據上傳至數據接口終端。
[0015]優(yōu)選地，所述的CAN網絡通訊地址通過ID撥碼指定，不同的輸送功能通過類型撥碼指定。
[0016]優(yōu)選地，所述的單元控制器對光電傳感器的電流進行檢測，及時檢測傳感器是否斷線，并自動旁路。
[0017]優(yōu)選地，所述的單元控制器對電機進行斷線、過溫、電流異常診斷，并在故障時及時切斷異常避免故障惡化。
[0018]本實用新型的有益效果:
[0019](I)本實用新型采用了分布式的兩層控制，單元控制器、傳感器、電機與輸送機單元布置在一起，完全分布布置，兩層控制結構更為簡單，電氣布線易于模塊化;大大節(jié)約了線纜成本和布線成本，同時系統(tǒng)擴展，同時維護檢修也較為方便；
[0020](2)由于使用專用的控制器，無需針對工程項目進行組態(tài)工作，可大大節(jié)省人力，同時專用的控制器更容易結合硬件實現智能的診斷，數據加工功能，提升系統(tǒng)的可靠性和可用性；
[0021](3)由于單元控制器無需上層控制器干預即可完成基礎輸送功能，并且作為一個主節(jié)點獨立控制一個輸送機單元，這樣一個節(jié)點故障檢修不會影響其他節(jié)點，提高系統(tǒng)可用性；
[0022](4)降低系統(tǒng)實施難度，提供更為豐富靈活的輸送功能，同時降低系統(tǒng)故障影響。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型輸送機分布式控制系統(tǒng)應用于上輸送機單元的結構示意圖。
[0024]圖2為本實用新型輸送機分布式控制系統(tǒng)的結構原理示意圖。
[0025]圖3為本實用新型輸送機分布式控制系統(tǒng)的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0026]為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本實用新型作進一步的說明，實施方式提及的內容并非對本實用新型的限定。
[0027]參照圖1、圖2所示，本實用新型的一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，應用于由復數個輸送機單元連接構成的輸送機中，包括:數據接口終端、數據轉發(fā)器以及單元控制器;其中，
[0028]數據接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務邏輯控制，以及提供系統(tǒng)維護與診斷；于實施例中，該數據接口終端為一個計算機，通過以太網絡連接云端數據庫，一個數據接口終端可對應一條完整輸送機;作業(yè)人員可通過計算機查看輸送機中每個輸送機單元的工作狀態(tài)，故障情況等，便于對整個輸送業(yè)務的控制以及設備的維護，以及通過數據接口終端發(fā)送業(yè)務功能至各單元控制器，此處的業(yè)務功能指代輸送機單元上物品的輸送路徑。
[0029]數據轉發(fā)器，其通過以太網與上述的數據接口終端數據連接，通過CAN網絡與單元控制器數據連接，將接收到的數據信息進行以太網-CAN的格式轉換，實現輸送機數據的外部交互;該數據轉發(fā)器提供了對于報文指定字節(jié)(COBID)的過濾及轉發(fā)規(guī)則設置，可以根據COBID中智能識別報文類型，進行是否轉發(fā)，以及轉發(fā)對象的智能控制；COBID是CAN通訊中通訊對象標識符，標準幀為11位，擴展幀為29位，支持硬件收發(fā)過濾。該數據轉發(fā)器從中定義了 3bit控制位，最多可以據此組合成八種轉發(fā)規(guī)則，規(guī)則控制報文是否轉發(fā)以及轉發(fā)對象，重發(fā)次數等。不同的產品在定義通訊協議時只需照此規(guī)則結合實際應用進行定義即可，使用簡便，擴展性好。由于是硬件級過濾，所有可以做到高效轉發(fā)。
[0030]單元控制器，其布置于輸送機單元上，且每個單元控制器從屬于一個輸送機單元，該單元控制器上設有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；其中，光電接口數據連接輸送機單元上設置的光電傳感器，通過接收光電傳感器發(fā)送的光電信號來獲取輸送機單元上物品的輸送狀態(tài)；電機接口輸出控制輸送機單元上設置的電機(M)的驅動信號，分析上述獲取的光電信號以及上游單元控制器通過CAN網絡發(fā)送的相關輸送狀態(tài)信號，執(zhí)行輸送邏輯后，控制所屬輸送機單元上物品的輸送;其通過CAN總線接口分別與上、下游單元控制器數據連接，獲取相關的輸送狀態(tài)。由于采用CAN通訊，可以實現多主通訊，各節(jié)點通訊均由各單元控制器按需發(fā)起，實現了分布式控制。
[0031 ]單元控制器根據所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，與上、下游單元控制器建立通訊會話，并執(zhí)行接收/發(fā)送物品的指令;首先判斷所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，并根據所述的工作狀態(tài)情況以及上游單元控制器是否有發(fā)送物品申請，來決定是否與上游單元控制器建立物品接收會話，執(zhí)行接收動作。
[0032]單元控制器記錄電機運轉時間、輸送執(zhí)行時間、電壓及電流溫度數據，并將這些數據上傳至數據接口終端，該數據接口終端或與之連接云端數據庫對這些數據進行分析，以進行設備的故障預測及輔助維護。
[0033]單元控制器對光電傳感器的電流進行檢測，及時檢測傳感器是否斷線，并自動旁路。
[0034]單元控制器對電機進行斷線、過溫、電流異常診斷，并在故障時及時切斷異常避免故障惡化。
[0035]所述的CAN網絡通訊地址通過ID撥碼指定，不同的輸送功能通過類型撥碼指定。
[0036]初始時，多個輸送機單元連接構成輸送機需要指定節(jié)點的網絡分布圖，即確定每個節(jié)點的上下游關系，則通過如下方法:在輸送機首端放入物品，強制各輸送機單元進行輸送，物品經過光電傳感器對應節(jié)點時上報物品所在節(jié)點號，各相關節(jié)點根據上報的節(jié)點號時間先后來識別上下游關系；當遇到多條可能路徑時，單元控制器自動切換并嘗試所有路徑，直到完成所有路徑的上下游識別。
[0037]參照圖3所示，本實用新型輸送機分布式控制系統(tǒng)的工作原理如下:
[0038]步驟一:單元控制器通過與之連接的光電傳感器獲取所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，判斷輸送機單元處于空閑狀態(tài)還是阻塞狀態(tài)，并CAN通訊通知上游單元控制器；
[0039]步驟二:判斷上游單元控制器是否有發(fā)送物品申請且所述輸送機單元是否處于空閑狀態(tài)，若二者同時滿足則進入步驟三;若否則進入步驟四；
[0040]步驟三:當單元控制器所屬輸送機單元處于空閑狀態(tài)時，則單元控制器與其上游單元控制器通過CAN網絡建立物品接收會話，驅動本級電機運轉接收上游發(fā)送的物品，并進入步驟四；
[0041]步驟四:判斷下游輸送機單元是否處于空閑狀態(tài)且所屬輸送機單元是否有發(fā)送物品需求，若二者同時滿足，則進入下一步驟五;否則結束；
[0042]步驟五:單元控制器與下游單元控制器通過CAN網絡建立物品發(fā)送會話，驅動電機運轉發(fā)送物品至下游輸送機單元，結束。
[0043]其中，初始時，多個輸送機單元連接構成輸送機需要指定節(jié)點的網絡分布圖，即確定每個節(jié)點的上下游關系，則通過如下方法:在輸送機首端放入物品，強制各輸送機單元進行輸送，物品經過光電傳感器對應節(jié)點時上報物品所在節(jié)點號，各相關節(jié)點根據上報的節(jié)點號時間先后來識別上下游關系；當遇到多條可能路徑時，單元控制器自動切換并嘗試所有路徑，直到完成所有路徑的上下游識別。
[0044]上述步驟一和步驟五中單元控制器與上、下游單元控制器進行CAN通訊的具體實現如下:數據轉發(fā)器提供了對于報文指定字節(jié)(COBID)的過濾及轉發(fā)規(guī)則設置，可以根據COBID中智能識別報文類型，進行是否轉發(fā)，以及轉發(fā)對象的智能控制；COBID是CAN通訊中通訊對象標識符，標準幀為11位，擴展幀為29位，支持硬件收發(fā)過濾。該數據轉發(fā)器從中定義了 3bit控制位，最多可以據此組合成八種轉發(fā)規(guī)則，規(guī)則控制報文是否轉發(fā)以及轉發(fā)對象，重發(fā)次數等。不同的產品在定義通訊協議時只需照此規(guī)則結合實際應用進行定義即可，使用簡便，擴展性好。由于是硬件級過濾，所有可以做到高效轉發(fā)。
[0045]本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，應用于由復數個輸送機單元連接構成的輸送機中，其特征在于，包括:數據接口終端、數據轉發(fā)器以及單元控制器;其中， 數據接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務邏輯控制，以及提供系統(tǒng)維護與診斷； 數據轉發(fā)器，其通過以太網與上述的數據接口終端數據連接，通過CAN網絡與單元控制器數據連接，將接收到的數據信息進行以太網-CAN的格式轉換； 單元控制器，其布置于輸送機單元上，且每個單元控制器從屬于一個輸送機單元，該單元控制器上設有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；其中，光電接口數據連接輸送機單元上設置的光電傳感器，接收光電信號；電機接口輸出控制輸送機單元上設置的電機的驅動信號;CAN總線接口分別連接上、下游單元控制器，通過CAN網絡獲取相關輸送狀態(tài)，執(zhí)行輸送邏輯，并控制其上承載物品的輸送。2.根據權利要求1所述的輸送機分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單元控制器根據所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，與上、下游單元控制器建立通訊會話，并執(zhí)行接收/發(fā)送物品的指令。3.根據權利要求1所述的輸送機分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單元控制器記錄電機運轉時間、輸送執(zhí)行時間、電壓及電流溫度數據，并將這些數據上傳至數據接口終端。4.根據權利要求1所述的輸送機分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的CAN網絡通訊地址通過ID撥碼指定，不同的輸送功能通過類型撥碼指定。5.根據權利要求1所述的輸送機分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單元控制器對光電傳感器的電流進行檢測，及時檢測傳感器是否斷線，并自動旁路。6.根據權利要求1所述的輸送機分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單元控制器對電機進行斷線、過溫、電流異常診斷，并在故障時及時切斷異常避免故障惡化。
【文檔編號】G05B23/02GK205540258SQ201620206066
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】華聚良
【申請人】江蘇華章物流科技股份有限公司