一種輸送機分布式控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物流自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其指代一種輸送機分布式控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[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(jìn)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(guān)量輸入模塊，經(jīng)PLC控制器主站掃描后執(zhí)行相關(guān)邏輯后，再控制開關(guān)量輸出模塊，再經(jīng)由線纜引至輸送機控制電機的運轉(zhuǎn)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:
I.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(dǎo)致線纜較長較多，布線復(fù)雜，線纜成本較高，后期維護(hù)檢修也不方便。
[0004]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(xiàn)。一個小的功能都需要大量組態(tài)來實現(xiàn)，在節(jié)點較多時工作量較大，且容易出錯，系統(tǒng)擴展和調(diào)試時需要配套進(jìn)行組態(tài)修改調(diào)試，項目實施對人員要求較高，而且費時費力。
[0005]3.采用通用的PLC模塊，很多輸送機底層的數(shù)據(jù)較難獲取和及時處理，很難實現(xiàn)更為復(fù)雜和智能的功能。譬如智能故障診斷，設(shè)備壽命管理等。
[0006]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(hù)檢修成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種輸送機分布式控制系統(tǒng)及控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用PLC集散控制系統(tǒng)，布線復(fù)雜，成本較高，后期維護(hù)檢修不方便等問題，以及故障率大，底層數(shù)據(jù)難以獲取及處理等問題。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，應(yīng)用于由復(fù)數(shù)個輸送機單元連接構(gòu)成的輸送機中，包括:數(shù)據(jù)接口終端、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器以及單元控制器;其中，
數(shù)據(jù)接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務(wù)邏輯控制，以及提供系統(tǒng)維護(hù)與診斷；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其通過以太網(wǎng)與上述的數(shù)據(jù)接口終端數(shù)據(jù)連接，通過CAN網(wǎng)絡(luò)與單元控制器數(shù)據(jù)連接，將接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行以太網(wǎng)-CAN的格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)輸送機數(shù)據(jù)的外部交互；
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(shè)有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；其中，光電接口數(shù)據(jù)連接輸送機單元上設(shè)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(shè)置的電機的驅(qū)動信號;CAN總線接口分別連接上、下游單元控制器，通過CAN網(wǎng)絡(luò)獲取相關(guān)輸送狀態(tài)，執(zhí)行輸送邏輯，并控制其上承載物品的輸送。
[0009]優(yōu)選地，所述的單元控制器根據(jù)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。
[0010]優(yōu)選地，所述的單元控制器記錄電機運轉(zhuǎn)時間、輸送執(zhí)行時間、電壓及電流溫度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)接口終端，該數(shù)據(jù)接口終端或與之連接云端數(shù)據(jù)庫對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以進(jìn)行設(shè)備的故障預(yù)測及輔助維護(hù)。
[0011]優(yōu)選地，所述的CAN網(wǎng)絡(luò)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。
[0012]優(yōu)選地，所述的單元控制器對光電傳感器的電流進(jìn)行檢測，及時檢測傳感器是否斷線，并自動旁路。
[0013]優(yōu)選地，所述的單元控制器對電機進(jìn)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。
[0014]優(yōu)選地，初始時，多個輸送機單元連接構(gòu)成輸送機需要指定節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)分布圖，即確定每個節(jié)點的上下游關(guān)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(jìn)行輸送，物品經(jīng)過光電傳感器對應(yīng)節(jié)點時上報物品所在節(jié)點號，各相關(guān)節(jié)點根據(jù)上報的節(jié)點號時間先后來識別上下游關(guān)系；當(dāng)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。
[0015]本發(fā)明還提供一種輸送機分布式控制方法，包括如下:
1)單元控制器獲取所屬輸送機單元的工作狀態(tài)，并CAN通訊通知上游單元控制器；
2)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(jìn)入步驟3);若否則進(jìn)入步驟4);
3)單元控制器與其上游單元控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)建立物品接收會話，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)接收上游發(fā)送的物品，進(jìn)入步驟4);
4)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(jìn)入下一步驟5);否則結(jié)束；
5)單元控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與下游單元控制器建立物品發(fā)送會話，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)發(fā)送物品至下游輸送機單元，結(jié)束。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明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(jié)構(gòu)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(hù)檢修也較為方便；
(2)由于使用專用的控制器，無需針對工程項目進(jìn)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(jié)合硬件實現(xiàn)智能的診斷，數(shù)據(jù)加工功能，提升系統(tǒng)的可靠性和可用性；
(3)由于單元控制器無需上層控制器干預(yù)即可完成基礎(chǔ)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；
(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】
[0017]圖1為本發(fā)明輸送機分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用于上輸送機單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明輸送機分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明輸送機分布式控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例與附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，實施方式提及的內(nèi)容并非對本發(fā)明的限定。
[0021]參照圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種輸送機分布式控制系統(tǒng)，應(yīng)用于由復(fù)數(shù)個輸送機單元連接構(gòu)成的輸送機中，包括:數(shù)據(jù)接口終端、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器以及單元控制器;其中，
數(shù)據(jù)接口終端，其監(jiān)控輸送機狀態(tài)、輸送業(yè)務(wù)邏輯控制，以及提供系統(tǒng)維護(hù)與診斷；于實施例中，該數(shù)據(jù)接口終端為一個計算機，通過以太網(wǎng)絡(luò)連接云端數(shù)據(jù)庫，一個數(shù)據(jù)接口終端可對應(yīng)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(wù)的控制以及設(shè)備的維護(hù)，以及通過數(shù)據(jù)接口終端發(fā)送業(yè)務(wù)功能至各單元控制器，此處的業(yè)務(wù)功能指代輸送機單元上物品的輸送路徑。
[0022]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其通過以太網(wǎng)與上述的數(shù)據(jù)接口終端數(shù)據(jù)連接，通過CAN網(wǎng)絡(luò)與單元控制器數(shù)據(jù)連接，將接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行以太網(wǎng)-CAN的格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)輸送機數(shù)據(jù)的外部交互;該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器提供了對于報文指定字節(jié)(COBID)的過濾及轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則設(shè)置，可以根據(jù)COBID中智能識別報文類型，進(jìn)行是否轉(zhuǎn)發(fā)，以及轉(zhuǎn)發(fā)對象的智能控制；COBID是CAN通訊中通訊對象標(biāo)識符，標(biāo)準(zhǔn)幀為11位，擴展幀為29位，支持硬件收發(fā)過濾。該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器從中定義了 3bit控制位，最多可以據(jù)此組合成八種轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，規(guī)則控制報文是否轉(zhuǎn)發(fā)以及轉(zhuǎn)發(fā)對象，重發(fā)次數(shù)等。不同的產(chǎn)品在定義通訊協(xié)議時只需照此規(guī)則結(jié)合實際應(yīng)用進(jìn)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(zhuǎn)發(fā)。
[0023]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(shè)有光電接口、電機接口以及CAN總線接口；其中，光電接口數(shù)據(jù)連接輸送機單元上設(shè)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(shè)置的電機(M)的驅(qū)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(wǎng)絡(luò)發(fā)送的相關(guān)輸送狀態(tài)信號，