基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電阻焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制領(lǐng)域，尤其是一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，所述電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)模式；所述三層結(jié)構(gòu)，下層為電阻焊機(jī)，中間層為電網(wǎng)平衡控制單元，上層為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；所述兩層網(wǎng)絡(luò)，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與下層電阻焊機(jī)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與上層上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)方式連接；本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是：實現(xiàn)控制三相電力平衡和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管控一體化，不僅電網(wǎng)平衡負(fù)荷電流計算能夠在一個周波內(nèi)完成，而且所有焊機(jī)的工作狀態(tài)及焊接結(jié)果都可以實時顯示，極大地提高車間自動化和管理水平。
【專利說明】基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及電阻焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制領(lǐng)域，尤其是一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車焊裝車間的焊接生產(chǎn)線上往往需要幾十臺至數(shù)百臺電阻焊機(jī)，這些電阻焊機(jī)需要在同一時刻同時通電并行工作，這就給工廠的供電容量提出了很高的要求，往往會使工廠電網(wǎng)超負(fù)荷，導(dǎo)致斷電影響正常生產(chǎn)，另外，現(xiàn)有汽車廠家焊接生產(chǎn)線上的電阻焊機(jī)一般都是獨立控制，無法對電阻焊機(jī)的使用進(jìn)行集中控制，對焊接質(zhì)量無法進(jìn)行及時的分析和監(jiān)控，因為管理人員無法及時看到各種運行參數(shù)，也就無法分析焊接工藝中存在的問題。
[0003]目前，國內(nèi)雖有一些電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，但基本都是將電網(wǎng)平衡和焊機(jī)監(jiān)控管理分成兩套系統(tǒng)單獨控制。電網(wǎng)平衡控制大都通過PLC或IPC實現(xiàn)，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓補結(jié)構(gòu)進(jìn)行電纜連接，由于焊機(jī)在車間的布局具有很大分散性，故接線量大，接線距離長，可靠性差；而要同時完成焊機(jī)的監(jiān)控、編程、數(shù)據(jù)庫管理等功能又必須再配置另外的CAN或RS-485等總線系統(tǒng)，不僅設(shè)備繁雜，同時又進(jìn)一步增加了系統(tǒng)成本和維護(hù)難度，還是很難滿足實際生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，使“電網(wǎng)平衡”和“實時監(jiān)控”全部通過總線通訊方式實現(xiàn)，采用CAN總線和交換式工業(yè)以太網(wǎng)組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)控制三相電力平衡和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管控一體化。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，所述電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)模式；
[0006]所述三層結(jié)構(gòu)，下層為電阻焊機(jī)，中間層為電網(wǎng)平衡控制單元，上層為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；
[0007]所述兩層網(wǎng)絡(luò)，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與下層電阻焊機(jī)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與上層上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)方式連接；
[0008]所述CAN總線網(wǎng)絡(luò)為多個，根據(jù)電阻焊機(jī)在車間的工位布局將其劃分為不同的CAN總線網(wǎng)絡(luò)；
[0009]所述電阻焊機(jī)設(shè)置CAN通訊控制電路，所述CAN通訊控制電路用于把電阻焊機(jī)連接到CAN總線網(wǎng)絡(luò)中；
[0010]所述電網(wǎng)平衡控制單元設(shè)置CANOpen現(xiàn)場總線模塊和以太網(wǎng)接口，所述電網(wǎng)平衡控制單元用于CAN總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換；
[0011]所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有以太網(wǎng)交換機(jī)；
[0012]所述CAN總線網(wǎng)絡(luò)一端連接電阻焊機(jī)的CAN通訊控制電路，另一端連接電網(wǎng)平衡控制單元的CANOpen現(xiàn)場總線模塊，形成多主機(jī)控制局域網(wǎng)，所述電網(wǎng)平衡控制單元的以太網(wǎng)接口通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞通訊；
[0013]所述電網(wǎng)平衡控制單元采用嵌入式PC控制系統(tǒng)，責(zé)運行電網(wǎng)平衡控制軟件，包括嵌入式PC控制裝置、顯示系統(tǒng)、CANopen現(xiàn)場總線模塊、電力測量模塊、電源隔離模塊，所述嵌入式PC控制裝置自帶以太網(wǎng)接口，可以實現(xiàn)與上位機(jī)系統(tǒng)通訊，所述CANopen現(xiàn)場總線模塊、電力測量模塊、電源隔離模塊采用E-Bus總線方式與嵌入式PC控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊；所述嵌入式PC控制系統(tǒng)具有工業(yè)PC和硬件PLC雙重功能；
[0014]所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)實時監(jiān)控現(xiàn)場焊機(jī)的工作狀態(tài)，包括PC機(jī)管理系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機(jī)、UPS不間斷電源、以太網(wǎng)交換機(jī)，所述監(jiān)視器、打印機(jī)、UPS不間斷電源、以太網(wǎng)交換機(jī)連接PC機(jī)管理系統(tǒng)，所述PC機(jī)管理系統(tǒng)包括PC主機(jī)、Windows操作系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、PLC實時核系統(tǒng)和上位機(jī)管理軟件。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)焊接參數(shù)的實時采集、焊機(jī)故障實時監(jiān)測、焊接工藝參數(shù)遠(yuǎn)程編程、焊接參數(shù)和故障信息的數(shù)據(jù)庫管理功能；
[0015]所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和工廠管理系統(tǒng)的連接；
[0016]所述每個CAN總線網(wǎng)絡(luò)，最大通訊距離是1000米，最多可以控制64臺焊機(jī)。
[0017]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0018]1、通過對CAN總線和交換式工業(yè)以太網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)合使電網(wǎng)平衡和實時監(jiān)控全部通過總線通訊方式實現(xiàn)，實現(xiàn)控制三相電力平衡和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管控一體化，結(jié)構(gòu)簡
單，安全可靠。
[0019]2、在通信網(wǎng)絡(luò)的支持下，數(shù)據(jù)的實時處理得到保障，不僅電網(wǎng)平衡負(fù)荷電流計算能夠在一個周波內(nèi)完成，而且所有焊機(jī)的工作狀態(tài)及焊接結(jié)果都可以實時顯示。
[0020]3、實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程編程、數(shù)據(jù)管理與電網(wǎng)平衡控制能夠在一套系統(tǒng)中實現(xiàn)，豐富的軟件功能極大地提高車間自動化和管理水平。
[0021]4、取消星型結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)平衡部分大量的電纜連接，真正意義上通過總線通訊方式實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和限容功能。電阻焊機(jī)即可工作于聯(lián)網(wǎng)方式，也可工作于單機(jī)(脫機(jī))方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或停機(jī)時，電阻焊機(jī)可自動進(jìn)入脫機(jī)工作狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖
[0023]圖2為電網(wǎng)平衡控制單元原理框圖
[0024]圖3為電阻焊機(jī)控制板原理框圖
[0025]圖4為上位機(jī)管理系統(tǒng)的原理框圖
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明包括多臺電阻焊機(jī)、電網(wǎng)平衡控制單元、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和工廠管理系統(tǒng)；電阻焊機(jī)通過其內(nèi)部焊機(jī)控制板電路上的CAN通訊控制電路組成CAN總線局域網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)電阻焊機(jī)在車間的工位布局將其劃分為不同的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，每個CAN總線網(wǎng)絡(luò)最多可以控制64臺電阻焊機(jī)；CAN總線網(wǎng)絡(luò)的一端連接120歐姆總線特性電阻焊機(jī)，另一端與電網(wǎng)平衡控制單元上的CANOpen現(xiàn)場總線模塊，形成多主機(jī)控制局域網(wǎng)；電網(wǎng)平衡控制單元負(fù)責(zé)運行電網(wǎng)平衡控制軟件，同時作為上位機(jī)系統(tǒng)和電阻焊機(jī)通訊數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站；電網(wǎng)平衡控制單元與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是工業(yè)以太網(wǎng)ADS方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，通過電網(wǎng)平衡控制單元轉(zhuǎn)換裝置將CAN總線與工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)無縫、高效連接，借助工業(yè)以太網(wǎng)通信速率快、信息量大、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點實現(xiàn)對焊機(jī)的實時監(jiān)控；上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與工廠管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。
[0027]如圖2所示，電網(wǎng)平衡控制單元控制部分主要由嵌入式PC控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、多塊CANopen現(xiàn)場總線模塊、電源隔離模塊和高靈敏度的電力測量模塊組成，嵌入式PC控制裝置自帶以太網(wǎng)接口，這些模塊之間采用E-Bus總線方式進(jìn)行通訊；嵌入式PC裝置具有工業(yè)PC和硬件PLC雙重功能，可以同時獨立運行4套PLC任務(wù)，它的擴(kuò)展組件功能非常完善，可以根據(jù)需要完成各種復(fù)雜的控制任務(wù)；CANopen現(xiàn)場總線模塊是為實現(xiàn)嵌入式PC與CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接而設(shè)計的，通過它實現(xiàn)電網(wǎng)平衡控制單元與電阻焊機(jī)組成的CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊；電力測量模塊可以測量所有相關(guān)的三相交流電參數(shù)，電阻焊機(jī)供電變壓器的電網(wǎng)電壓可以直接測量，電網(wǎng)電流通過簡單的電流互感器測量，有助于進(jìn)行全面的電網(wǎng)分析和能源管理；根據(jù)電阻焊機(jī)負(fù)載持續(xù)率低的工作特點，我們對電網(wǎng)使用采用分時控制策略，控制供電變壓器各相線上同時通電焊接焊機(jī)的數(shù)量，可有效穩(wěn)定電網(wǎng)電壓；為控制電阻焊機(jī)的啟動順序?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)平衡控制，需要在電阻焊機(jī)控制板軟件中增加兩個控制信號:焊接申請信號和焊接應(yīng)答信號，每臺焊機(jī)在通電焊接的前一個周波向電網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)發(fā)出焊接申請信號，電網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)接收到焊接申請后，根據(jù)當(dāng)前的電網(wǎng)電壓和申請情況，對提出焊接申請的焊機(jī)進(jìn)行排隊，根據(jù)排隊的次序及焊機(jī)工位優(yōu)先權(quán)等因素決定可以通電的焊機(jī)，從而實現(xiàn)通電焊接過程的聯(lián)鎖控制管理
[0028]如圖3所示，電阻焊機(jī)主控板主要由同步控制主控板、電流電壓反饋電路、相位同步與控制電路、輸出控制電路、輸入控制電路、焊接信號控制電路、CAN通訊控制電路、開關(guān)穩(wěn)壓電源、RS485通訊控制電路組成；同步控制主控板為單片機(jī)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器、擴(kuò)展I/O接口、串行口、CAN總線接口、PWM，它完成全機(jī)的控制；RS485通訊控制電路為編程器通訊接口電路，可以完成與編程監(jiān)視器的通訊，設(shè)置電阻焊機(jī)的參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)編號、限容方式、優(yōu)先權(quán)等信息；CAN通訊控制電路用于把電阻焊機(jī)連接到CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)與電網(wǎng)平衡控制單元的雙向通訊；輸出控制電路，包括故障、焊接終了、夾緊、氣閥輸出等信號；輸入控制電路，包括啟動、復(fù)位、單連點、夾緊等，經(jīng)過光電隔離電路等進(jìn)入CPU ;開關(guān)穩(wěn)壓電源，提供全機(jī)所需的+24V、±15V、+5V、+9V電源，相位同步與控制電路由脈沖形成電路。
[0029]如圖4所示，上位機(jī)管理系統(tǒng)主要由PC機(jī)管理系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機(jī)、UPS不間斷電源、以太網(wǎng)交換機(jī)組成；PC機(jī)管理系統(tǒng)是整個上位機(jī)系統(tǒng)的控制核心，PC機(jī)管理系統(tǒng)主要包括PC主機(jī)、Windows操作系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、PLC實時核系統(tǒng)和上位機(jī)管理軟件。上位機(jī)管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)焊接參數(shù)的實時采集、電阻焊機(jī)故障實時監(jiān)測、焊接工藝參數(shù)遠(yuǎn)程編程、焊接參數(shù)和故障信息的數(shù)據(jù)庫管理等功能。PC機(jī)管理系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)與電網(wǎng)平衡控制單元和工廠管理系統(tǒng)。
[0030]使用了在線同步和動態(tài)調(diào)整等先進(jìn)算法，對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一臺焊機(jī)的通電請求都進(jìn)行計算判斷，在一個周波(20ms)內(nèi)給出允許通電或禁止通電的響應(yīng)；根據(jù)變壓器容量，限制同時工作的焊機(jī)電流總和；根據(jù)三相平衡度，限制相間最大電流差值；各個電阻焊機(jī)重要性不同，可加權(quán)對待。[0031]工作狀態(tài)實時顯示，包括焊接狀態(tài)、等待狀態(tài)、空閑狀態(tài)、故障狀態(tài)、離線狀態(tài)的實時顯示；焊接參數(shù)實時顯示，包括規(guī)范號、工位號、焊接電流、焊接時間、控制角、導(dǎo)通角、焊點數(shù)；故障信息實時顯示，包括焊機(jī)號、工位號、故障號、故障原因、解決方法。
[0032]統(tǒng)一編程，可以在集中控制室內(nèi)對任意一臺焊機(jī)編程，不同焊機(jī)編程數(shù)據(jù)可以互相拷貝，同時，可隨意調(diào)入任意一臺焊機(jī)的編程數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理，提供對各項參數(shù)的查詢、修改、刪除等方法，可形成Excel統(tǒng)計報表，并進(jìn)行打印。信息共享，可與車間級信息管理系統(tǒng)(ERP )集成，通過網(wǎng)絡(luò)共享信息。
[0033]以上對本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)模式； 所述三層結(jié)構(gòu)，下層為電阻焊機(jī)，中間層為電網(wǎng)平衡控制單元，上層為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)； 所述兩層網(wǎng)絡(luò)，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與下層電阻焊機(jī)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接，中間層電網(wǎng)平衡控制單元與上層上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)方式連接； 所述CAN總線網(wǎng)絡(luò)為多個，根據(jù)電阻焊機(jī)在車間的工位布局將其劃分為不同的CAN總線網(wǎng)絡(luò)； 所述電阻焊機(jī)設(shè)置CAN通訊控制電路，所述CAN通訊控制電路用于把電阻焊機(jī)連接到CAN總線網(wǎng)絡(luò)中； 所述電網(wǎng)平衡控制單元設(shè)置CANOpen現(xiàn)場總線模塊和以太網(wǎng)接口，所述電網(wǎng)平衡控制單元用于CAN總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換； 所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有以太網(wǎng)交換機(jī)； 所述CAN總線網(wǎng)絡(luò)一端連接電阻焊機(jī)的CAN通訊控制電路，另一端連接電網(wǎng)平衡控制單元的CANOpen現(xiàn)場總線模塊，形成多主機(jī)控制局域網(wǎng)，所述電網(wǎng)平衡控制單元的以太網(wǎng)接口通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電網(wǎng)平衡控制單元采用嵌入式PC控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)運行電網(wǎng)平衡控制軟件，包括嵌入式PC控制裝置、顯示系統(tǒng)、CANopen現(xiàn)場總線模塊、電力測量模塊、電源隔離模塊，所述嵌入式PC控制裝置自帶以太網(wǎng)接口，可以實現(xiàn)與上位機(jī)系統(tǒng)通訊，所述CANopen現(xiàn)場總線模塊、電力測量模塊、電源隔離模塊采用E-Bus總線方式與嵌入式PC控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊；所述嵌入式PC控制系統(tǒng)具有工業(yè)PC和硬件PLC雙重功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)實時監(jiān)控現(xiàn)場焊機(jī)的工作狀態(tài)，包括PC機(jī)管理系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機(jī)、UPS不間斷電源、以太網(wǎng)交換機(jī)，所述監(jiān)視器、打印機(jī)、UPS不間斷電源、以太網(wǎng)交換機(jī)連接PC機(jī)管理系統(tǒng)，所述PC機(jī)管理系統(tǒng)包括PC主機(jī)、Windows操作系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、PLC實時核系統(tǒng)和上位機(jī)管理軟件。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)焊接參數(shù)的實時采集、焊機(jī)故障實時監(jiān)測、焊接工藝參數(shù)遠(yuǎn)程編程、焊接參數(shù)和故障信息的數(shù)據(jù)庫管理功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和工廠管理系統(tǒng)的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電阻焊機(jī)控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述每個CAN總線網(wǎng)絡(luò)，最大通訊距離是1000米，最多可以控制64臺焊機(jī)。
【文檔編號】G05B19/418GK103455018SQ201310428195
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】尉學(xué)森, 成海暉, 尹戈, 于洋展 申請人:天津七所高科技有限公司